FI20185183A1 - Reactor for producing biogas from biomass using anaerobic digestion - Google Patents

Reactor for producing biogas from biomass using anaerobic digestion Download PDF

Info

Publication number
FI20185183A1
FI20185183A1 FI20185183A FI20185183A FI20185183A1 FI 20185183 A1 FI20185183 A1 FI 20185183A1 FI 20185183 A FI20185183 A FI 20185183A FI 20185183 A FI20185183 A FI 20185183A FI 20185183 A1 FI20185183 A1 FI 20185183A1
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
reactor
biomass
biogas
block
mixing
Prior art date
Application number
FI20185183A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI129001B (en
Inventor
Annimari Lehtomäki
Mika Rautiainen
Original Assignee
Biogts Oy
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Biogts Oy filed Critical Biogts Oy
Priority to FI20185183A priority Critical patent/FI129001B/en
Priority to CN201980014648.5A priority patent/CN111868225A/en
Priority to EP19760206.3A priority patent/EP3759211A4/en
Priority to UAA202006182A priority patent/UA127419C2/en
Priority to PCT/FI2019/050151 priority patent/WO2019166694A1/en
Publication of FI20185183A1 publication Critical patent/FI20185183A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FI129001B publication Critical patent/FI129001B/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS 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
    • C12M21/00Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/04Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS 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
    • C12M1/00Apparatus for enzymology or microbiology
    • C12M1/107Apparatus for enzymology or microbiology with means for collecting fermentation gases, e.g. methane
    • C12M1/113Apparatus for enzymology or microbiology with means for collecting fermentation gases, e.g. methane with transport of the substrate during the fermentation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS 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
    • C12M1/00Apparatus for enzymology or microbiology
    • C12M1/16Apparatus for enzymology or microbiology containing, or adapted to contain, solid media
    • C12M1/18Multiple fields or compartments
    • C12M1/20Horizontal planar fields
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS 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
    • C12M23/00Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/02Form or structure of the vessel
    • C12M23/06Tubular
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS 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
    • C12M27/00Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C12M27/02Stirrer or mobile mixing elements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS 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
    • C12M29/00Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/06Nozzles; Sprayers; Spargers; Diffusers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/02Biological treatment
    • C02F11/04Anaerobic treatment; Production of methane by such processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P5/00Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons
    • C12P5/02Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons acyclic
    • C12P5/023Methane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Abstract

Uppfinningen avser en reaktor för framställning av biogas från biomassa genom anaerob nedbrytning, vilken omfattar - en kanallik stomme (12) av vertikalmodell begränsande inom sig ett reaktorutrymme (14) för vertikalriktad kolv-strömning av biomassa, vilken stomme (12) omfattar åtminstone tre på varandra följande block (24) med mikrobstammar, - inmatningsdon (25) anordnade i stommens (12) övre ända (13.1) för att mata biomassa in i stommen (12), - blandningsdon (20) för att blanda biomassan (16) och mata mikroberna i biomassan (16) anordnade åtminstone delvis inne i stommen (12), - tillvaratagningsdon (22) för att tillvarata den biogas som uppkommer, - en bottenkon (17) förenad med stommens (12) nedre ända (13.2) för uppsamling av sediment, - don (27) för avlägsnande av sediment anordnade i stommens (12) nedre ända (13.2), för att avlägsna sediment till bottenkonens (17) nedre ända (92), - ett yttre skelett (50) anordnat utanför stommen (12) för att stöda stommen (12) utifrån mot ett hydrostatiskt tryck som uppkommer inne i stommen (12).The invention relates to a reactor for the production of biogas from biomass by anaerobic decomposition, which comprises - a duct-like body (12) of vertical model limiting within it a reactor space (14) for vertically directed piston flow of biomass, which body (12) comprises at least three consecutive blocks (24) with microbe strains, - feeders (25) arranged at the upper end (13.1) of the body (12) to feed biomass into the body (12), - mixer (20) to mix the biomass (16) and feed the microbes in the biomass (16) arranged at least partially inside the body (12), - collecting means (22) for recovering the biogas that arises, - a bottom cone (17) joined to the lower end (13.2) of the body (12) for collecting sediment , - means (27) for removing sediment arranged at the lower end (13.2) of the body (12), for removing sediment to the lower end (92) of the bottom cone (17), - an outer skeleton (50) arranged outside the body (12) to support mare from the outside (12) against a hydrostatic pressure which arises within the body (12).

Description

REAKTORI BIOKAASUN VALMISTAMISEKSI BIOMASSASTA ANAEROBISELLAREACTOR FOR THE PRODUCTION OF BIOGAS FROM BIOMASS BY ANAEROBIC

HAJOTUKSELLAin the diffusion of

20185183 PRH 27-02- 201820185183 PRH 27-02-2018

Keksinnön kohteena on reaktori biokaasun valmistamiseksi 5 biomassasta anaerobisella hajotuksella, johon kuuluuThe invention relates to a reactor for the production of biogas from 5 biomass by anaerobic digestion, comprising

- runko käsittäen kaksi päätä, nimittäin yläpään ja alapään, rajoittaen sisälleen reaktiotilan biomassaa varten, joka runko on kanavamainen biomassan tulppavirtausta varten, ja johon runkoon kuuluu ainakin kolme peräkkäistä lohkoa mikro- bikantoineen,- a body comprising two ends, namely an upper end and a lower end, delimiting inside a reaction space for biomass, which body is channel-like for the plug flow of biomass and which body comprises at least three successive blocks with microbial strains,

- syöttövälineet sovitettuna rungon yläpäähän biomassan syöttämiseksi rungon sisään,- feeding means arranged at the upper end of the hull for feeding biomass inside the hull,

- sekoitusvälineet biomassan sekoittamiseksi ja mikrobien syöttämiseksi biomassan sekaan sovitettuna ainakin osittain rungon sisään,- mixing means for mixing the biomass and feeding the microbes into the biomass, at least partially inside the hull,

- talteenottovälineet syntyvän biokaasun talteen ottamiseksi mikrobien kuluttaessa biomassan orgaanista materiaalia, ja- recovery means for recovering the resulting biogas as the microbial consumption of biomass organic material, and

- kiintoaineen poistovälineet sovitettuna rungon 20 alapäähän kiintoaineen poistamiseksi.- solids removal means fitted to the lower end of the body 20 to remove solids.

Keksintö liittyy reaktoreihin biokaasun tuotantoon biomassasta. Biokaasun tuotanto on eloperäisen jätteen käsittelymenetelmä ja uusiutuvan energian tuotantomenetelmä. Biokaasun tuotanto 25 perustuu biologiseen prosessiin, joka tunnetaan anaerobisena hajoamisena. Anaerobisessa hajoamisessa mikrobit hajottavat eloperäistä ainesta eli biomassaa hapettomissa olosuhteissa siten, että lopputuotteena syntyy metaania sisältävää biokaasua. Anaerobinen hajoaminen on monivaiheinen prosessi, jossa useat eri 30 mikrobit osallistuvat hajotusketjun eri vaiheisiin kuvan 1 mukaisesti. Hajoamisketjuja biomassan hajottamiseksi voidaan kuvata yksinkertaistetusti seuraavasti:The invention relates to reactors for the production of biogas from biomass. Biogas production is a method of treating organic waste and a method of producing renewable energy. Biogas production 25 is based on a biological process known as anaerobic digestion. In anaerobic decomposition, microbes decompose organic matter, ie biomass, under anaerobic conditions, so that the final product is biogas containing methane. Anaerobic degradation is a multi-stage process in which several different microbes are involved in different stages of the digestion chain, as shown in Figure 1. Decomposition chains for decomposing biomass can be described in a simplified way as follows:

1) Polysakkaridit (hiilihydraatit)-> Sokerit -> Lyhytketjuiset rasvahapot, H2, CO2 -> CH4, CO21) Polysaccharides (carbohydrates) -> Sugars -> Short chain fatty acids, H2, CO2 -> CH4, CO2

2) Proteiinit -> Peptidit, aminohapot -> Lyhytketjuiset rasvahapot, H2, CO2 -> CH4, CO22) Proteins -> Peptides, amino acids -> Short chain fatty acids, H2, CO2 -> CH4, CO2

3) Lipidit3) Lipids

-> Pitkäketjuiset rasvahapot -> Lyhytketjuiset rasvahapot, H2, CO2 -> CH4, CO2.-> Long chain fatty acids -> Short chain fatty acids, H2, CO2 -> CH4, CO2.

Vaiheittain kuvattuna esimerkiksi lignoselluloosan sisältämän selluloosan hajoamisketju on seuraava:Described step by step, for example, the degradation chain of cellulose contained in lignocellulose is as follows:

20185183 PRH 27-02- 201820185183 PRH 27-02-2018

1) Hydrolyysissä selluloosan pilkkoutuminen sokereiksi: (CeHioOsjn + nH20 -> nCeH^Oe1) In hydrolysis, the breakdown of cellulose into sugars: (CeHioOsjn + nH2O -> nCeH ^ Oe

2) Happokäymisessä glukoosiyksiköiden hajoaminen asetaatiksi:2) In acid fermentation, the breakdown of glucose units into acetate:

C6Hi2O6 + 4H2O -> 2CH3COO- + 2HCO3- + 4H+ + 4H2 C 6 Hi 2 O 6 + 4H 2 O -> 2CH3COO- + 2HCO3- + 4H + + 4H 2

3) Metanogeneesissä asetaatin hajoaminen metaaniksi 20 2CH3COO- + H2O -> CH4 + HCO3-3) In methanogenesis, decomposition of acetate to methane 2 2 CH3COO- + H2O -> CH 4 + HCO3-

4H2 + HCO3- + H+ -> CH4 + 3H2O4H 2 + HCO 3 - + H + -> CH 4 + 3 H 2 O

Eri hajotusketjun vaiheissa aktiivisilla mikrobeilla on myös erilaiset optimiolosuhteet. Anaerobisen hajoamisen lopputuot25 teenä syntyvä biokaasu voidaan hyödyntää uusiutuvana energiana esimerkiksi sähkön- ja/tai lämmöntuotannossa tai liikennepolttoaineena.At different stages of the digestion chain, active microbes also have different optimum conditions. The biogas produced as a final product of anaerobic digestion25 can be utilized as renewable energy, for example in the production of electricity and / or heat or as a transport fuel.

Perinteinen biokaasuteknologia on suunniteltu pääsääntöisesti 30 märkien jätejakeiden kuten jätevesilietteiden ja eläinten lantojen käsittelyyn. Käsittely tapahtuu silloin useimmiten täyssekoitteisissa vertikaalisissa (pystymallisissa) lieriön muotoisissa säiliöreaktoreissa alhaisessa kuiva-ainepitoisuudessa (useimmiten <10 %) eli korkeassa vesipi3 toisuudessa (>90 %) . Merkittävin tähän menetelmään liittyvä ongelma on se, että tällöin yli 90 %:a reaktorin sisällä olevasta raaka-aineesta on vettä. Vedestä ei saada tuotettua energiaa (biokaasua), vaan sen sijaan suurten vesimäärien lämmittäminen 5 kuluttaa huomattavia määriä energiaa. Lisäksi haluttaessa käsitellä kuivempia jätejakeita tämän tyyppisessä täyssekoitteisessa reaktorissa joudutaan syötettä laimentamaan nesteellä. Nestettä on mahdollista myös kierrättää takaisin reaktoriin, mutta tähän liittyy useita ongelmia, muun muassa kierrätettyyn 10 nesteeseen kertyvien hajoamistuotteiden ja typpiyhdisteiden inhiboiva vaikutus. Edelleen ongelmana täyssekoitteisen säiliön käytössä on se, että kaikki mikrobikannat elävät samassa tilassa homogeenisissa olosuhteissa, jolloin reaktio-olosuhteet täytyy optimoida hajotusketjun hitaimman vaiheen eli metaaninmuodos15 tuksen mukaan. Tällöin muissa hajotusketjun vaiheissa aktiivisten mikrobien toiminta ei ole optimaalista.Traditional biogas technology is mainly designed to treat 30 wet waste fractions such as sewage sludge and animal manure. The treatment then most often takes place in fully mixed vertical (vertical) cylindrical tank reactors at a low dry matter content (most often <10%), i.e. at a high water content (> 90%). The most significant problem with this process is that more than 90% of the feedstock inside the reactor is water. Water does not produce energy (biogas), but instead heating large amounts of water 5 consumes considerable amounts of energy. In addition, if it is desired to treat drier waste fractions in this type of fully stirred reactor, the feed must be diluted with liquid. It is also possible to recycle the liquid back to the reactor, but this involves several problems, including the inhibitory effect of decomposition products and nitrogen compounds accumulating in the recycled liquid. A further problem with the use of a fully mixed tank is that all microbial strains live in the same state under homogeneous conditions, in which case the reaction conditions must be optimized according to the slowest stage of the decomposition chain, i.e. methane formation. In this case, the activity of the active microbes in other stages of the digestion chain is not optimal.

Kuivempien jätejakeiden käsittelyyn on kehitetty niin sanottuja kuivaprosessiin perustuvia biokaasuteknologioita. Näitä prosesseja pystytään operoimaan huomattavasti perinteistä biokaasuteknologiaa korkeammassa kuiva-ainepitoisuudessa. Tällöin voidaan saavuttaa huomattavasti korkeampi energiasaanto reaktoritilavuutta kohti.So-called dry process-based biogas technologies have been developed for the treatment of drier waste fractions. These processes can be operated at a significantly higher dry matter content than traditional biogas technology. In this case, a significantly higher energy yield per reactor volume can be achieved.

20185183 PRH 27-02- 201820185183 PRH 27-02-2018

Yksi tapa toteuttaa kuivaprosessiin perustuva biokaasulaitos on niin sanottu tulppavirtausperiaatteella (plug-flow) operoitava biokaasureaktori. Tulppavirtausperiaatteella operoitava biokaasureaktori on useimmiten horisontaalinen (vaakamallinen) säiliöreaktori, johon syötetään biomassaa reaktorin yhdestä 30 päästä, ja käsiteltyä materiaalia poistetaan reaktorin toisesta päästä. Käsittelyn aikana materiaali siis kulkee tulppavirtauksella koko vaakamallisen reaktorin läpi. Tulppavirtausperiaatteella operoitavaa biokaasureaktoria on mahdollista operoida perinteisiä biokaasuprosesseja huomattavasti korke4One way to implement a dry process-based biogas plant is a so-called plug-flow biogas reactor. A plug-flow biogas reactor is most often a horizontal (horizontal) tank reactor into which biomass is fed from one end of the reactor and the treated material is removed from the other end of the reactor. Thus, during the treatment, the material passes through the plug through the entire horizontal reactor. A plug-in biogas reactor can be operated at traditional biogas processes at a significantly higher rate4

20185183 PRH 27-02- 2018 ämmässä kuiva-ainepitoisuudessa (esimerkiksi 10 - 30 % kuiva-ainepitoisuudessa) . Prosessi mahdollistaa siten laajan raaka-ainepohjan myös kuivempien materiaalien käsittelymahdollisuuden kautta sekä korkeamman energiasaannon reaktoriti5 lavuutta kohti ja kompaktimmat reaktorirakenteet. Prosessissa on perinteisiä korkean vesipitoisuuden prosesseja vähemmän vettä viemässä reaktoritilavuutta, jolloin prosessissa on myös enemmän hajotettavaa orgaanista ainetta reaktoritilavuutta kohti.20185183 PRH 27-02-2018 in the dry matter content (for example 10 - 30% in the dry matter content). The process thus enables a broad raw material base also through the possibility of handling drier materials, as well as a higher energy yield per reactor volume and the most compact reactor structures. The process has less water than conventional high water processes to take up the reactor volume, which means that there is also more decomposable organic matter per reactor volume in the process.

Tekniikan tasosta tunnetaan julkaisussa W0 2015/075298 AI esitetty vaakamallinen tulppareaktori biokaasun tuottamiseksi. Tällaisen biokaasureaktorin ongelmana on kuitenkin se, että mädäte ja muu reaktoriin jäänyt kiintoaines poistetaan vaakasuuntaisen reaktorin päästä. Tällöin reaktorin pohjalle koko 15 reaktorin matkalle alkaa kertymään ja kasaantumaan raaka-aineen mukana tulevaa raskaampaa materiaalia, kuten lasia, metallia ja kiviainesta. Raskas materiaali vaikeuttaa reaktoriin kuuluvien, vaakasuuntaisilla sekoitusakseleilla varustettujen sekoittimien toimintaa, kun sekoittimien tulee siirtää hajotettavan mate20 riaalin lisäksi myös hajoamatonta ja raskasta kiintoainesta.A horizontal plug reactor for producing biogas disclosed in WO 2015/075298 A1 is known from the prior art. However, the problem with such a biogas reactor is that the digestate and other solids left in the reactor are removed from the end of the horizontal reactor. At this point, heavier material, such as glass, metal, and aggregate, that accompanies the raw material begins to accumulate and accumulate at the bottom of the reactor throughout the 15 reactor journey. The heavy material complicates the operation of the mixers in the reactor with horizontal mixing shafts, when the mixers have to transfer not only the material to be decomposed but also the non-decomposable and heavy solids.

Edelleen kiintoaineen poistaminen on ongelmallista, sillä mädätettä poistettaessa reaktorista alipaineen avulla kiintoaine voi tukkia poistoyhteen.Furthermore, the removal of solids is problematic, because when the digestate is removed from the reactor by means of a vacuum, the solid can clog the discharge connection.

Keksinnön tarkoituksena on myös aikaansaada tekniikan tason reaktoreita toimintavarmempi reaktori biokaasujen tuottamiseksi biomassasta, jossa reaktorissa raaka-aineen mukana tuleva raskaampi ja hajoamaton materiaali ei aiheuta ongelmia. Tämän keksinnön tunnusomaiset piirteet ilmenevät oheisesta patent30 tivaatimuksesta 1.It is also an object of the invention to provide a more reliable reactor for producing biogas from biomass than prior art reactors, in which reactor the heavier and non-degradable material accompanying the raw material does not cause problems. The characterizing features of the present invention appear from the appended claim 1.

Keksinnön mukaisen reaktorin reaktorilla, johon kuuluu runko yläpää ja toinen pää, rajoittaen tarkoitus voidaan saavuttaa käsittäen kaksi päätä, nimittäin sisälleen reaktiotilan biomassaaBy limiting the reactor of the reactor according to the invention, which comprises the upper end of the body and the other end, the object can be achieved comprising two ends, namely including the biomass of the reaction space.

20185183 PRH 27-02- 2018 varten, joka runko on pystysuuntaan kanavamainen biomassan vertikaalisuuntaista tulppavirtausta varten, ja johon runkoon kuuluu ainakin kolme peräkkäistä lohkoa mikrobikantoineen, ulkoinen tukiranka sovitettuna rungon ulkopuolelle rungon 5 tukemiseksi ulkoa päin rungon sisään syntyvää hydrostaattista painetta vastaan ja pohjakartio käsittäen leveämmän yläpään ja kapeamman alapään, yhdistettynä rungon alapäähän kiintoaineen kokoamiseksi. Lisäksi reaktoriin kuuluu syöttövälineet sovitettuna rungon yläpäähän biomassan syöttämiseksi rungon sisään, 10 sekoitusvälineet biomassan sekoittamiseksi ja mikrobien syöttämiseksi biomassan sekaan sovitettuna ainakin osittain rungon sisään, talteenottovälineet syntyvän biokaasun talteen ottamiseksi mikrobien kuluttaessa biomassan orgaanista materiaalia ja kiintoaineen poistovälineet sovitettuna rungon 15 alapäähän pohjakartion alapäähän kiintoaineen poistamiseksi kiintoaineen poistamiseksi.20185183 for PRH 27-02-2018, which body is vertically channel-like for vertical plug flow of biomass and comprising at least three successive blocks with microbial bases, an external support frame fitted outside the body to support the body 5 from the outside and a narrower lower end, connected to the lower end of the body to collect solids. In addition, the reactor includes feed means arranged at the upper end of the body for feeding biomass into the body, mixing means for mixing the biomass and feeding microbes at least partially inside the body, recovery means for recovering the resulting biogas. .

Tällaisessa reaktorissa biomassa siirtyy painovoimaisesti tulppavirtauksena alaspäin reaktorissa kohti poistovälineitä ja 20 samalla myös biomassan mukana tuleva hajoamaton kiintoaines siirtyy reaktorissa automaattisesti kohti poistovälineitä. Näin kiintoaines päätyy automaattisesti painovoimaisesti rungon alapäässä olevan pohjakartion kautta poistovälineille ja edelleen ulos reaktorin rungon sisältä. Tällöin reaktorin sisään 25 kertyvän kiintoaineksen haittavaikutukset, kuten tukeutuminen ja reaktiotilavuuden pienentyminen, voidaan välttää. Toisaalta Pystysuuntaiseksi sovitettuna keksinnön mukainen reaktori vie huomattavan vähän pöhjapinta-alaa tuotantolaitoksesta ja tuotannon kapasiteettia on helppo lisätä asettamalla keksinnön 30 mukaisia reaktoreita rinnan. Käytettäessä ulkoista tukirankaa reaktorin runko voi olla rakenteeltaan varsin kevyt, sillä rungon sisällä vaikuttavan hydrostaattisen paineen aiheuttama ulospäin suuntautuva voima saadaan otettua vastaan runkoa tukevan ulkoisen tukirangan avulla paksuntamatta reaktorin runkoa.In such a reactor, the biomass is moved by gravity as a plug flow downwards in the reactor towards the discharge means, and at the same time the non-degradable solid accompanying the biomass is automatically transferred in the reactor towards the discharge means. In this way, the solids automatically end up by gravity through the bottom cone at the lower end of the body to the discharge means and further out from inside the reactor body. In this case, the adverse effects of the solid accumulating inside the reactor, such as clogging and reduction of the reaction volume, can be avoided. On the other hand, when arranged vertically, the reactor according to the invention takes up considerably little base area from the production plant and the production capacity can be easily increased by placing the reactors according to the invention in parallel. When using an external support frame, the reactor body can be quite light in structure, as the outward force caused by the hydrostatic pressure acting inside the body can be received by the external support frame supporting the body without thickening the reactor body.

20185183 PRH 27-02- 201820185183 PRH 27-02-2018

Edullisesti sekoitusvälineisiin kuuluu rejektin keräys- ja syöttöjärjestelmä rejektin keräämiseksi lohkoista ja syöttämiseksi ainakin kolmeen lohkoon sakeamassana. Tällaisella reaktorilla kussakin anaerobisen hajoamisen reaktiossa käytettävien mikrobien toimintaolosuhteet saadaan optimoitua säätämällä kyseisen lohkon olosuhteita. Optimoidut olosuhteet tehostavat mikrobien toimintaa ja sitä kautta nopeuttavat biomassan hajoamista halutuksi lopputuotteeksi eli metaaniksi. Rejektin keräys- ja syöttöjärjestelmä mahdollistaa rejektin sisältämän vahvan mikrobikannan syötön sakeamassana lohkon edelle, mikä varmistaa riittävän mikrobikannan heti kyseisen lohkon alussa. Rejektin syötöllä kuhunkin lohkoon voidaan myös pienentää sekoitusvälineiden tarvitsemaa moottoritehoa.Preferably, the mixing means includes a reject collection and feeding system for collecting the reject from the blocks and feeding it to the at least three blocks as a thick mass. With such a reactor, the operating conditions of the microbes used in each anaerobic digestion reaction can be optimized by adjusting the conditions of that block. Optimized conditions enhance microbial activity and thereby accelerate the decomposition of biomass to the desired end product, methane. The reject collection and feeding system allows the strong microbial strain contained in the reject to be fed as a thick stock in front of the block, which ensures a sufficient microbial strain at the very beginning of that block. By feeding the reject to each block, the motor power required by the mixing means can also be reduced.

Edullisesti sekoitusvälineet on toteutettu reaktorin rungon Pystysuunnan suhteen poikittaisilla akseleilla biomassan sekoittamiseksi lohkokohtaisesti. Poikittainen akseli mahdollistaa kunkin lohkon itsenäisen sekoituksen peräkkäisten lohkojen lukumäärästä riippumatta.Preferably, the mixing means are implemented on axes transverse to the vertical direction of the reactor body for mixing the biomass on a block-by-block basis. The transverse axis allows each block to be mixed independently, regardless of the number of consecutive blocks.

Edullisesti rejektin keräys- ja syöttöjärjestelmä on sovitettu syöttämään rejektiä sakeamassana sekoitusvälineiden kautta kitkan pienentämiseksi. Samalla mikrobikantaa saadaan siirretyksi lohkon lopusta alkuosaan tai tarvittaessa lohkosta toiseen. Tarvittaessa samoilla syöttölaitteilla voidaan syöttää reaktoriin erityistä syötettä, jota ei ole kannattavaa syöttää reaktorin alkupäähän, jossa olosuhteet eivät ole optimaaliset syötettävälle erityiselle syötteelle.Preferably, the reject collection and feeding system is adapted to feed the reject as a thick mass through mixing means to reduce friction. At the same time, the microbial strain can be transferred from the end of the block to the beginning or, if necessary, from one block to another. If necessary, the same feed devices can be used to feed a special feed to the reactor, which is not profitable to feed to the initial end of the reactor, where the conditions are not optimal for the special feed to be fed.

Rejektin keräys- ja syöttöjärjestelmään voi kuulua sakeamassapumppu rejektin syöttämiseksi 3 - 35 %, edullisesti 15 - 25 % kuiva-ainepitoisuudessa. Tällöin rejekti pitää sisällään riittävästi kiintoainesta, jonka pinnalla esimerkiksi metanoThe reject collection and feed system may include a thick pulp pump to feed the reject at a dry matter content of 3 to 35%, preferably 15 to 25%. In this case, the reject contains sufficient solids, on the surface of which, for example, methane

20185183 PRH 27-02- 2018 geenit eli metaanin muodostumisesta vastaava mikrobikanta pääsääntöisesti elää.20185183 PRH 27-02-20188 genes, ie the microbial strain responsible for methane formation, generally live.

Erään sovellusmuodon mukaan kunkin lohkon sekoitusvälineiden 5 tuenta ja käyttö on sijoitettu rungon ulkopuolelle. Näin sekoitusvälineiden huolto voidaan suorittaa reaktorin ulkopuolelta, mikä helpottaa huoltoa huomattavasti.According to one embodiment, the support and use of the mixing means 5 of each block are located outside the body. In this way, the maintenance of the mixing means can be performed from outside the reactor, which greatly facilitates the maintenance.

Edullisesti reaktiotila on jaettu lohkoihin anaerobisen 10 hajoamisen reaktiovaihekohtaisesti käsittäen ainakin hydrolyysilohkon, happokäymislohkon ja metanogeneesilohkon. Näin kunkin lohkon olosuhteet voidaan optimoida juuri kyseistä reaktiota varten biokaasun tuotannon optimoimiseksi. Edullisesti hydrolyysilohkon pituus on 25 - 35 % reaktiotilan kokonaispi15 tuudesta, happokäymislohkon pituus on myös 25 - 35 % ja metanogeneesilohkon pituus on 30 - 50 % reaktiotilan kokonaispituudesta .Preferably, the reaction space is divided into blocks for each reaction step of anaerobic digestion, comprising at least a hydrolysis block, an acid fermentation block and a methanogenesis block. In this way, the conditions of each block can be optimized for that particular reaction to optimize biogas production. Preferably, the length of the hydrolysis block is 25 to 35% of the total length of the reaction space, the length of the acid fermentation block is also 25 to 35% and the length of the methanogenesis block is 30 to 50% of the total length of the reaction space.

Puhuttaessa lohkokohtaisesta mikrobikannasta tulee ymmärtää, 20 että kussakin lohkossa on sekaisin eri lohkojen mikrobien populaatioita. Hydrolyysilohkossa hydrolyysin kannalta oleellisten mikrobien kanta on 50 - 95 % kaikkien mikrobien lukumäärästä, kuten myös happokäymislohkossa. Metanogeneesilohkon mikrobikanta on herkempi ja siksi mikrobien kanta vastaa 30 - 90 25 % kyseisen lohkon kokonaismikrobikannasta.When talking about a block-specific microbial strain, it should be understood 20 that each block has a mixed population of microbes from different blocks. In the hydrolysis block, the strain of microbes essential for hydrolysis is 50 to 95% of the number of all microbes, as in the acid fermentation block. The microbial strain of a methanogenesis block is more sensitive and therefore the microbial strain corresponds to 30-90 25% of the total microbial strain of that block.

Edullisesti reaktoriin kuuluu lisäksi itsenäiset lämmönsäätövälineet biomassan lämpötilan säätämiseksi lohkokohtaisesti. Näin biomassan lämpötilaa voidaan säätää tarkemmin, mikä 30 helpottaa olosuhteiden optimoimista.Preferably, the reactor further comprises independent thermal control means for controlling the temperature of the biomass on a block-by-block basis. In this way, the temperature of the biomass can be adjusted more precisely, which facilitates the optimization of the conditions.

Edullisesti ulkoinen tukiranka on sovitettu tukemaan lohkot toisiinsa. Ulkoinen tukiranka varmistaa reaktorin rakenteen kokonais jäykkyyden ja sekoitusvälineiden akseleiden kiinnityspisteiden tarvitseman tuennan.Preferably, the external support frame is adapted to support the blocks with each other. The external support frame ensures the overall rigidity of the reactor structure and the support required for the attachment points of the agitator shafts.

Edullisesti reaktoriin kuuluu välineet kunkin lohkon ymppäyksen, sekoituksen ja lämmityksen tarkkailemiseksi ja ohjaamiseksi itsenäisesti. Näin kutakin lohkoa voidaan ohjata riippumattomasti toisista lohkoista.Preferably, the reactor includes means for independently monitoring and controlling the inoculation, agitation and heating of each block. In this way, each block can be controlled independently of the other blocks.

20185183 PRH 27-02- 201820185183 PRH 27-02-2018

Erään sovellusmuodon mukaan reaktoriin kuuluu toiset syöttö10 välineet biomassan ja/tai biokaasun syöttämiseksi reaktiotilan seinistä biomassan sekaan virtauksen helpottamiseksi. Sakeamassan tai biokaasun syötöllä reaktorin rungon ja biomassan välistä kitkaa voidaan pienentää ja samalla ympätä biomassaa.According to one embodiment, the reactor comprises second supply means 10 for supplying biomass and / or biogas from the walls of the reaction space to the biomass to facilitate the flow. By feeding a thick mass or biogas, the friction between the reactor body and the biomass can be reduced and at the same time the biomass is inoculated.

Edullisesti reaktoriin kuuluu biokaasun kierrätysvälineet yhdistettynä talteenottovälineisiin talteen otetun biokaasun kierrättämiseksi paineistettuna reaktorin rungon toiseen eli alapäähän mädätteen sekoittamiseksi ja biokaasun irrottamiseksi mädätteestä. Kierrätysvälineiden avulla mädätettä saadaan 20 sekoitettua, jolloin mädätteen sekaan jäänyt biokaasu pääsee vapautumaan ja nousemaan ylös reaktorin rungon yläpään yhteyteen kaasutilaan, josta se voidaan edelleen ottaa talteen.Preferably, the reactor comprises biogas recirculation means combined with recovery means for recirculating the recovered biogas under pressure to the other, i.e. lower end of the reactor body, to mix the digestate and to remove the biogas from the digestate. By means of the recycling means, the digestate is mixed, whereby the biogas trapped in the digestate can be released and rise upwards in connection with the upper end of the reactor body to a gas space from which it can be further recovered.

Biokaasun kierrätysvälineisiin voi kuulua virtauskanava 25 talteenottovälineiden yhdistämiseksi reaktorin rungon alapäähän biokaasun kierrättämiseksi sekä pumppu sovitettuna virtauskanavaan biokaasun imemiseksi talteenottovälineiltä ja kierrätettävän biokaasun paineistamiseksi ennen biokaasun syöttöä reaktorin rungon sisään rungon alapäästä.The biogas recirculation means may include a flow passage 25 for connecting the recovery means to the lower end of the reactor body to recycle the biogas and a pump adapted to the flow channel to suck the biogas from the recovery means and pressurize the recyclable biogas before the biogas is fed into the reactor body.

Edullisesti reaktorin runkoon kuuluu osarunkoja, jotka osarungot ovat pituuttaan ja korkeuttaan lukuun ottamatta identtisiä keskenään. Tällainen rakenne tekee reaktorista edullisen valmistaa.Preferably, the reactor body comprises sub-bodies which, except for their length and height, are identical to each other. Such a structure makes the reactor advantageous to manufacture.

20185183 PRH 27-02- 201820185183 PRH 27-02-2018

Edullisesti osarunkoon kuuluu tasomaisia moduuleja, jotka kussakin osarungossa ovat identtisiä keskenään. Modulaarinen reaktori voidaan helposti pakata merikontteihin kuljetusta 5 varten ja se on hyvin nopeasti asennettavissa toimintakuntoon asennuskohteessä.Preferably, the subframe includes planar modules that are identical to each other in each subframe. The modular reactor can be easily packed in sea containers for transport 5 and can be installed very quickly at the installation site.

Edullisesti osarungot muodostavat suoran virtauskanavan, joka toimii reaktiotilana. Pystymallinen kanavamainen rakenne mahdollistaa biomassan etenemisen tulppavirtauksena.Preferably, the subframes form a direct flow channel that acts as a reaction space. The vertical channel-like structure allows the biomass to propagate as a plug flow.

Erään sovellusmuodon mukaan sakeamassapumppu on hydraulitoiminen mäntäpumppu. Tällainen pumppu soveltuu erityisen hyvin sakeamassan pumppaukseen. 15According to one embodiment, the slurry pump is a hydraulically operated piston pump. Such a pump is particularly well suited for pumping thick stock. 15

Lohkoja voi olla vähintään 3, edullisesti 3-6. Tällöin jokaista hajoamisen pääreaktiota varten on vähintään yksi lohko ja kunkin lohkon olosuhteet saadaan optimoitua kutakin mikrobikantaa varten. 20There may be at least 3, preferably 3-6 blocks. In this case, there is at least one block for each main decomposition reaction, and the conditions of each block can be optimized for each microbial strain. 20

Tässä yhteydessä puhuttaessa lohkoista tulee ymmärtää, että tässä hakemuksessa esitetyt lohkot ovat reaktorin osia, joissa kussakin on oma pääasiallinen mikrobikantansa ja joita kutakin ohjataan edullisesti itsenäisesti. Yksittäiseen lohkoon voi kuulua yksi 25 tai useampia moduuleista muodostuvia osarunkoja ja sekoitusvälineitä. Lohkojen rajat voivat vaihdella syötettävän biomassan aiheuttamien reaktioalueiden mukaan. Edullisesti lohkojen rajalla tarkoitetaan sitä aluetta, missä mikrobikannan pääpopulaatio muuttuu populaatiosta toiseen. Edullisesti lohkojen 30 välillä ei ole mitään mekaanisia rajoitteita kuten väliseiniä tai vastaavia, vaan syötettävä biomassa pääsee kulkemaan reaktorin lävitse esteettä kulkien eri lohkojen lävitse. Kussakin lohkossa vallitsee edullisesti erilaiset olosuhteet. Lisäksi tulee ymmärtää, että puhuttaessa biomassasta tarkoitetaan reak ίο tiotilaan syötettävää ja siellä anaerobisesti hajoavaa raaka-ainetta, kun taas mädätteellä ja rejektillä tarkoitetaan reaktiotilasta poistuvaa anaerobisen hajoamisen lopputuotteena tulevaa sakeamassaa.In this context, when talking about blocks, it is to be understood that the blocks disclosed in this application are parts of a reactor, each having its own main microbial base, each of which is preferably controlled independently. A single block may include one of 25 sub-frames and mixing means consisting of modules. The boundaries of the blocks may vary depending on the reaction zones caused by the biomass to be fed. Preferably, the block boundary refers to the area where the main population of the microbial population changes from one population to another. Preferably, there are no mechanical constraints between the blocks 30, such as partitions or the like, but the feed biomass can pass through the reactor without passing through the different blocks. Preferably, different conditions prevail in each block. In addition, it should be understood that when referring to biomass, the raw material fed to the reaction space and anaerobically degraded there refers to the digestate and the reject as the final mass of the anaerobic digestion product leaving the reaction space.

Edullisesti biokaasun talteenottovälineet on sovitettu reaktorin rungon yläpään yhteyteen. Biokaasu nousee reaktorissa biomassan muodostamassa nestepatjassa ylöspäin ja voidaan poistaa helpoiten reaktorin yläpäästä eli yläpäästä.Preferably, the biogas recovery means are arranged in connection with the upper end of the reactor body. In the reactor, the biogas rises in the liquid bed formed by the biomass and can be most easily removed from the upper end of the reactor, i.e. the upper end.

Erään edullisen sovellusmuodon mukaan ulkoinen tukiranka on erillinen teräksinen ristikkopalkkirakenne. Tällainen tukiranka on helppo kuljettaa käyttökohteeseen purettuna ja koota paikan päällä kokonaiseksi . Toisaalta teräksinen ristikkopalkkirakenne 15 on jäykkyyteensä nähden varsin kevyt. Toisin sanottuna ulkoinen tukiranka ei ole osa runkoa vaan sen suhteen erillinen kokonaisuus .According to a preferred embodiment, the external support frame is a separate steel truss structure. Such a support frame is easy to transport unloaded to the place of use and assembled on site. On the other hand, the steel truss beam structure 15 is quite light with respect to its stiffness. In other words, the external support frame is not part of the frame but a separate entity with respect to it.

Erään toisen sovellusmuodon mukaan ulkoinen tukiranka on valmistettu kuitubetonista. Kuitubetonia on mahdollista 3D-tulostaa, jolloin tukirangan valmistuksessa ei tarvita käsin tehtävää hitsaustyötä.According to another embodiment, the outer support frame is made of fibrous concrete. It is possible to print the fiber concrete in 3D, which means that no manual welding work is required in the manufacture of the support frame.

20185183 PRH 27-02- 201820185183 PRH 27-02-2018

Erään sovellusmuodon mukaan reaktorin runko on valmistettu 4 25 20 mm paksusta teräslevystä. Tällöin reaktorin runko on varsin kevyt ja materiaalikustannuksiltaan edullinen toteuttaa, kun tarvittava lujuus saadaan aikaan erillisellä rungon ulkopuolisella tukirangalla.According to one embodiment, the reactor body is made of 4 25 20 mm thick steel plate. In this case, the reactor body is quite light and it is advantageous in terms of material costs to implement it when the required strength is provided by a separate support frame outside the body.

Vaihtoehtoisesti reaktorin runko voi olla 100 - 400 mm vahvuinen kuitulujitteisesta betonista 3D-valettu rakenne. Kuitubetonin avulla toteutettuna reaktorin rungon valmistuksessa tarvitaan huomattavan vähän käsin tehtävää hitsaustyötä.Alternatively, the reactor body may be a 3D cast structure made of fiber-reinforced concrete with a thickness of 100 to 400 mm. When made with the help of fiber concrete, considerably little manual welding work is required in the manufacture of the reactor body.

20185183 PRH 27-02- 201820185183 PRH 27-02-2018

Edullisesti reaktorin rungon korkeus on 2 - 4-kertainen suhteessa reaktorin leveyteen tai pituuteen. Tällöin reaktiotilavuus voi olla suuri suhteessa käytettyyn lattiapinta-alaan reaktorin tilavuuden suuntautuessa pääasiassa pystysuuntaan. 5Preferably, the height of the reactor body is 2 to 4 times the width or length of the reactor. In this case, the reaction volume can be large in relation to the floor area used, the volume of the reactor being oriented mainly vertically. 5

Keksinnön mukaista reaktoria voidaan käyttää biokaasun valmistamiseksi biomassasta anaerobisella hajottamisella menetelmänä, jossa syötetään syötteenä biomassaa reaktiotHaan mekaanisilla syöttölaitteilla ja samalla työnnetään reaktio10 tilassa olevaa biomassaa tulppavirtauksena eteenpäin pystysuunnassa alaspäin. Biomassaa sekoitetaan lohkokohtaisesti perättäisiin lohkoihin jaetussa reaktiotliassa biomassan syöttämiseksi lohkokohtaisille mikrobikannoille ja biomassan siirtämiseksi eteenpäin reaktiotilassa, jossa lohkoja on ainakin 15 kolme käsittäen oman pääasiallisen mikrobikantansa. Biomassan anaerobisen hajoamisen tuloksena syntyvä biokaasu otetaan talteen. Kunkin lohkon mikrobikantaa syötetään vastaavan lohkon edelle ja näistä ainakin kahdessa lohkossa syöttö tapahtuu sakeamassana lohkosta saatavana rejektinä. Lohkokohtaisella 20 olosuhteiden säädöllä kukin anaerobisen hajoamisen reaktio saadaan suoritettua tekniikan tason menetelmiä optimaalisemmissa olosuhteissa. Tässä yhteydessä sanalla edelle tarkoitetaan lohkon alkua eli biomassan kulkusuunnassa vastakkaista suuntaa. Paikka, johon mikrobikantaa syötetään määrittää lohkon alku25 kohdan, sillä mikrobikanta voimistuu merkittävästi tässä kohdassa. Keksinnön tarkoitus saavutetaan, koska mikrobikannan syöttäminen kunkin lohkon edelle vahvistaa mikrobikannan konsentraatiota ja nopeuttaa huomattavasti mikrobikannan kasvua optimiin kyseisessä lohkossa, mikä puolestaan tehostaa mikrobien 30 aikaansaamia reaktioita ja sitä kautta biokaasun tuotantoa.The reactor according to the invention can be used for the production of biogas from biomass by anaerobic digestion as a process in which biomass is fed as feed to the reaction by mechanical feeders and at the same time the biomass in the reaction state is pushed forward vertically downwards. The biomass is mixed on a block-by-block basis in a reaction zone divided into successive blocks to feed the biomass to the block-specific microbial strains and to advance the biomass in a reaction space of at least three blocks comprising its own main microbial strain. Biogas resulting from the anaerobic digestion of biomass is recovered. The microbial strain of each block is fed before the corresponding block, and in at least two of these blocks the feed takes place as a thick mass as a reject from the block. By block-specific control of the conditions, each anaerobic decomposition reaction can be performed under more optimal conditions than the prior art methods. In this context, the word above means the beginning of the block, i.e. the opposite direction in the direction of flow of the biomass. The location where the microbial strain is fed determines the beginning of the block25, as the microbial strain is significantly enhanced at this point. The object of the invention is achieved because feeding the microbial strain in front of each block strengthens the concentration of the microbial strain and considerably accelerates the growth of the microbial strain to the optimum in that block, which in turn enhances the microbial reactions and thus the biogas production.

Edullisesti mikrobikantaa kierrätetään lohkon sisäisesti lohkon lopusta alkuun rejektinä. Kierrätys siirtää lohkon lopussa olevaa vahvaa mikrobikantaa lohkon alkuun, jossa mikrobikanta on luonnostaan heikko.Preferably, the microbial strain is recycled within the block from end to end of the block as a reject. Recycling moves the strong microbial population at the end of the block to the beginning of the block, where the microbial population is inherently weak.

Rejektiä voidaan syöttää takaisinpäin lohkon eteen, imuvent5 tiileihin rejektin keräys- ja syöttöjärjestelmän kautta määrävälein rejektin keräys- ja syöttöjärjestelmän puhtaana pitämiseksi. Takaisin syötöllä voidaan estää tehokkaasti keräysjärjestelmän tukkiutuminen. Toisin sanottuna rejektiä voidaan syöttää välillä takaisinpäin poistoyhteen kautta siihen 10 lohkoon, mistä rejekti on otettu.The reject can be fed back in front of the block, to the suction valve bricks through the reject collection and feeding system at regular intervals to keep the reject collection and feeding system clean. Back feed can effectively prevent clogging of the collection system. In other words, the reject can sometimes be fed back through the discharge connection to the 10 blocks from which the reject is taken.

Sekoitusvälineet voivat olla pyöriviä siipielimiä ja biomassan kulkusuunnassa viimeisen lohkon sekoitusvälineitä käytetään vastakkaiseen suuntaan kuin muiden lohkojen sekoitusvälineitä.The mixing means may be rotating vane members and in the direction of travel of the biomass the mixing means of the last block are used in the opposite direction to the mixing means of the other blocks.

Vastakkainen sekoitussuunta helpottaa metanogeneesissä syntyvien biokaasun kaasukuplien vapauttamista biomassan kiintoaineesta .The opposite mixing direction facilitates the release of biogas gas bubbles generated in methanogenesis from the biomass solid.

20185183 PRH 27-02- 201820185183 PRH 27-02-2018

Edullisesti biomassaa ympätään pyörittämällä sekoitusvälineitä 20 taaksepäin. Tässä yhteydessä sanalla taaksepäin tarkoitetaan sitä, että sekoitusvälineitä pyöritetään siten, että niiden biomassaa siirtävä voima kohdistuu kohti reaktorin yläpäätä, josta biomassa ainakin pääosin syötetään reaktoriin. Siirtämällä hajotettavaa biomassaa taaksepäin reaktorissa voidaan varmistaa 25 mikrobikannan leviäminen hajotettavaan raaka-aineeseen sekä hajoamistuotteiden sekoittuminen pois mikrobien ympäriltä.Preferably, the biomass is inoculated by rotating the mixing means 20 backwards. In this context, the word backwards means that the mixing means are rotated so that their biomass-transferring force is directed towards the upper end of the reactor, from which the biomass is at least mainly fed to the reactor. By transferring the decomposable biomass backwards in the reactor, it is possible to ensure the spread of 25 microbial strains into the decomposable raw material and the mixing of the decomposition products away around the microbes.

Erään sovellusmuodon mukaan nestemäistä syötettä syötetään reaktoriin sekoitusvälineiden kautta. Näin syötettä voidaan 30 syöttää valittuun kohtaan reaktoria syötteen tarvitseman prosessointiajan mukaan. Toisin sanottuna esimerkiksi reaktorin ensimmäinen lohko voidaan jättää väliin sellaisella raaka-aineelle, joka on helposti hajoavaa, lyhentäen näin biomassan viipymäaikaa reaktorissa.According to one embodiment, the liquid feed is fed to the reactor via mixing means. Thus, the feed can be fed to a selected location in the reactor according to the processing time required for the feed. In other words, for example, the first block of the reactor can be omitted for a feedstock that is easily degradable, thus shortening the residence time of the biomass in the reactor.

Edullisesti kussakin lohkossa biomassan lämpötilaa säädetään lohkokohtaisesti. Lohkokohtainen lämpötilan säätö mahdollistaa tarkemman olosuhteiden optimoinnin, mikä tehostaa biokaasun 5 tuotantoa. Tässä yhteydessä lämpötilan säädöllä voidaan tarkoittaa joko biomassan lämmitystä tai jäähdytystä olosuhteista riippuen. Edullisesti reaktoriin syötettävä biomassa tarvitsee lämmitystä ja reaktorin lopussa poistettavasta biomassasta voidaan ottaa talteen lämpöä eli jäähdyttää 10 esimerkiksi syötettävän raaka-aineen esilämmittämiseksi.Preferably, the temperature of the biomass in each block is adjusted on a block-by-block basis. Block-specific temperature control allows for more accurate optimization of conditions, which enhances biogas 5 production. In this context, temperature control can mean either heating or cooling of the biomass depending on the conditions. Preferably, the biomass fed to the reactor needs heating and heat can be recovered from the biomass to be removed at the end of the reactor, i.e. cooled, for example to preheat the feedstock.

Kunkin lohkon ymppäystä ja lämmitystä voidaan tarkkailla ja ohjata itsenäisesti. Näin voidaan varmistua, että kukin anaerobisen hajoamisen reaktio pääsee tapahtumaan reaktiolle 15 otollisissa olosuhteissa. Itsenäisen ohjauksen avulla lohkot ja näin ollen myös reaktio-olosuhteet ovat ainakin lähes toisistaan riippumattomia.The inoculation and heating of each block can be monitored and controlled independently. In this way, it can be ensured that each anaerobic decomposition reaction can take place under conditions favorable to the reaction. By means of independent control, the blocks and thus also the reaction conditions are at least almost independent of each other.

20185183 PRH 27-02- 201820185183 PRH 27-02-2018

Erään toisen sovellusmuodon mukaan seinistä voidaan syöttää 20 biokaasua biomassan virtauksen helpottamiseksi. Biokaasu irrottaa biomassaa tehokkaasti reaktiotilan seinistä biokaasukuplia biomassan sisältä. Tällä on merkitystä varsinkin reaktorin viimeisessä lohkossa, koska menetelmällä estetään biokaasun poistuminen mädätteen mukana. 25According to another embodiment, 20 biogas can be fed from the walls to facilitate the flow of biomass. Biogas effectively removes biogas bubbles from the walls of the reaction space inside the biomass. This is especially important in the last block of the reactor, as the method prevents the biogas from escaping with the digestate. 25

Keksinnön mukaisessa reaktorissa sekoitus toteutetaan sekoittamalla reaktorin reaktiotilassa olevaa biomassaa lohkokohtaisesti. Tämän sekoitustavan etuna on, että reaktoria voidaan sekoittaa lohkokohtaisesti siirtämällä massaa paikallisesti 30 eteen- tai taaksepäin. Kunkin sekoittimen toimintaa on mahdollista säätää erikseen, eli sekoituksen tehoa ja suuntaa sekä lisäksi reaktorin lämpötilaa (20 - 55 °C välillä) pystytään säätämään lohkokohtaisest!. Reaktorin olosuhteita (muun muassa pH, lämpötila, kaasuntuotto) voidaan seurata reaaliajassa paikallisesti ja lohkokohtaisesti (anturit kunkin lohkon alueella) ja saatuja tietoja voidaan verrata sekoitukseen ja reaktorin kuormitukseen. Siirtämällä ainakin kahden lohkon mikrobikantaa sakeamassaisena rejektinä biomassan kulkusuun5 nassa taaksepäin lohkon eteen varmistetaan mikrobikannan riittävän suuri populaatio koko lohkossa. Erona pituussuuntaiseen sekoitusakseliin perustuviin biokaasureaktoreihin, on se, että mikrobikantaa voidaan siirtää paikallisesti ja lohkokohtaisesti taaksepäin reaktorissa, jolloin vahvistetaan 10 kyseisen lohkon alueella tapahtuvassa anaerobisen hajoamisen vaiheessa aktiivista mikrobikantaa paikallisesti. Samaan aikaan reaktorin olosuhteita pystytään optimoimaan lohkokohtaisest! ja olosuhteita on mahdollista optimoida paikallisesti hajotusketjun eri vaiheisiin liittyvien mikrobien optimiolosuhteiden mukaan. 15 Tällöin voidaan saavuttaa parempi hajotustulos ja maksimoidaan biokaasuntuotto.In the reactor according to the invention, the mixing is carried out by mixing the biomass in the reaction space of the reactor on a block-by-block basis. The advantage of this mixing method is that the reactor can be mixed block by block by locally moving the mass forwards or backwards. It is possible to control the operation of each mixer separately, i.e. the power and direction of the mixing as well as the reactor temperature (between 20 and 55 ° C) can be adjusted block by block. Reactor conditions (including pH, temperature, gas production) can be monitored in real time locally and on a block-by-block basis (sensors in the area of each block) and the data obtained can be compared to agitation and reactor load. By moving the microbial strain of at least two blocks as a thick mass reject in the direction of biomass flow backwards in front of the block, a sufficiently large population of the microbial strain in the whole block is ensured. The difference with biogas reactors based on the longitudinal mixing axis is that the microbial strain can be moved locally and block by block backwards in the reactor, thereby strengthening the active microbial strain locally in the 10 stages of anaerobic digestion in that block. At the same time, the reactor conditions can be optimized on a block-by-block basis! and it is possible to optimize the conditions locally according to the optimal conditions of the microbes associated with the different stages of the digestion chain. 15 In this case, a better decomposition result can be achieved and the biogas yield is maximized.

20185183 PRH 27-02- 201820185183 PRH 27-02-2018

Reaktorin syöttövälineet voivat olla sovitettu rungon yhteyteen siten, että syöttövälineet syöttävät biomassaa reaktorin rungon 20 sisäpuolella olevan nestepinnan alapuolelle. Tällöin varmistutaan siitä, ettei syötteen mukaan pääsee ilmaa, joka haittaa anaerobisen hajotuksen mikrobikantaa.The reactor feed means may be arranged in connection with the hull so that the feed means feed biomass below the liquid surface inside the reactor hull 20. This ensures that no air enters the feed, which interferes with the microbial population of anaerobic digestion.

Keksinnön mukaisen reaktorin rakenne perustuu edullisesti 25 tehdasvalmisteisiin moduuleihin. Moduuleilla tarkoitetaan rungon konkreettisia levymäisiä osia, joita yhdistelemällä muodostetaan kanavamaisia osarunkoja, jotka peräkkäin asetettuina muodostavat reaktorin rungon. Tehdasvalmisteisiin moduuleihin perustuvan biokaasulaitoksen etuja ovat muun muassa 30 se, että laitoksen koko on helposti skaalattavissa (lisäämällä osarunkojen lukumäärää ja suurentamalla pituutta, eli reaktorin kokoa säätämällä), laitos on nopea asentaa ja ottaa käyttöön kohteessa (verrattuna perinteisiin biokaasulaitosratkaisuihin, jotka usein esimerkiksi valetaan muotteihin betonista paikan päällä) ja standardimittaisten moduulien valmistuksessa on mahdollista päästä sarjatyöhön, mikä alentaa valmistuskustannuksia. Edelleen moduulit mahdollistavat reaktorin helpon kuljetuksen tavallisia merikontteja käyttäen. Tässä yhteydessä 5 puhuttaessa osarungoista tarkoitetaan rungon muodostavaa konkreettista rakennetta, jossa moduulit muodostavat osarungon sisälle reaktiotilan, kun taas puhuttaessa lohkoista tarkoitetaan säädön ja ohjauksen kannalta itsenäistä rakennetta, joka voi koostua yhdestä tai useammasta osarungosta.The structure of the reactor according to the invention is preferably based on prefabricated modules. By modules is meant concrete plate-like parts of the hull, which are combined to form channel-like subframes which, when placed in succession, form the reactor body. Advantages of a biogas plant based on prefabricated modules include the fact that the plant size is easily scalable (increasing the number of subframes and increasing the length, ie adjusting the reactor size), the plant is quick to install and commission on site (compared to traditional biogas plant solutions, often cast in concrete molds). on-site) and in the production of standard-sized modules, it is possible to achieve serial work, which reduces manufacturing costs. Furthermore, the modules allow easy transport of the reactor using standard sea containers. In this context, when talking about subframes, we mean a concrete structure forming a frame, in which the modules form a reaction space inside the subframe, while when talking about blocks we mean a structure independent of regulation and control, which may consist of one or more subframes.

Keksinnön mukainen reaktori pystyy hajottamaan jopa noin 9-12 kg orgaanista ainesta vastaavan määrän biomassaa yhtä reaktorin kuutiota vastaavaa tilavuutta kohden vuorokaudessa (9 - 12 kg VS /m3/d). Tämä määrä voi vaihdella huomattavasti syötteen 15 ominaisuuksista riippuen. Keksinnön mukaisen reaktorin hyöty voidaan ulosmitata esimerkiksi valmistamalla huomattavasti pienempi reaktori kuin tekniikan tason mukaiset reaktorit vaatisivat.The reactor according to the invention is capable of decomposing up to about 9-12 kg of organic matter equivalent amount of biomass per one cubic meter of reactor volume per day (9-12 kg VS / m 3 / d). This amount can vary considerably depending on the characteristics of the input 15. The benefit of the reactor according to the invention can be determined, for example, by producing a considerably smaller reactor than would be required by the reactors according to the prior art.

Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisiin eräitä keksinnön sovelluksia kuvaaviin piirroksiin, joissaThe invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings, which illustrate some embodiments of the invention, in which:

20185183 PRH 27-02- 201820185183 PRH 27-02-2018

Kuva 1 esittää biomassan anaerobisen hajoamisen periaateku25 vana raaka-aineesta lopputuotteeksi,Figure 1 shows the principle of anaerobic decomposition of biomass25 from raw material to final product,

Kuva 2 esittää keksinnön mukaisen reaktorin periaatteellisen kuvan sivulta päin esitettynä leikkauskuvana,Figure 2 shows a schematic side view of a reactor according to the invention,

Kuva 3 esittää keksinnön mukaisen reaktorin periaatteellisen kuvan päästä päin esitettynä leikkauskuvana,Figure 3 shows a schematic end view of a reactor according to the invention,

Kuva 4 esittää keksinnön mukaisen reaktorin periaatteellisen kuvan sivulta päin esitettynä,Figure 4 shows a schematic side view of a reactor according to the invention,

Kuva 5 esittää keksinnön mukaisen reaktorin erään sovellusmuodon prosessikaaviona,Figure 5 shows a process diagram of an embodiment of a reactor according to the invention,

20185183 PRH 27-02- 201820185183 PRH 27-02-2018

Kuva 6 esittää keksinnön mukaisen reaktorin kokonaisuuden periaatekuvana.Figure 6 shows the assembly of a reactor according to the invention in principle.

Kuvan 1 mukaisesti anaerobinen hajoaminen prosessina sisältää 5 useita vaiheita 100, joissa mikrobit hajottavat orgaanista ainesta. Koska jokainen reaktio tapahtuu parhaiten reaktiokohtaisessa optimiolosuhteessa, on anaerobisen hajoamisen tehokas hyödyntäminen biokaasun tuotantoon suurelta osin kiinni eri osaprosessien vaiheiden optimoinnista. Polysakkaridien 10 hydrolyysin 102 ja fermentaation kannalta edullisessa olosuhteessa pH on noin 6,5 - 7. Sokerien fermentaation eli happokäymisen 104 edullisessa olosuhteessa pH on noin 5 - 6.As shown in Figure 1, anaerobic digestion as a process involves 5 several steps 100 in which microbes degrade organic matter. Since each reaction takes place best under the optimum reaction-specific condition, the efficient utilization of anaerobic digestion for biogas production largely depends on the optimization of the stages of the different sub-processes. Under the preferred conditions for the hydrolysis 102 and fermentation of the polysaccharides 10, the pH is about 6.5 to 7. Under the preferred conditions for the fermentation of the sugars 104, the pH is about 5 to 6.

Etikkahaponmuodostuksen 106 edullisessa olosuhteessa pH on noin 6,5 - 7,5. Metaanin muodostuksen 108 eli metanogeneesin kannalta 15 edullisissa olosuhteissa pH on noin 6,5 - 8,0. Metanogeneesin kannalta oleellinen mikrobikanta kuolee, jos pH on alle 6 . Lisäksi hydrolyysivaiheessa on hyötyä siitä, jos massassa on alhainen pitoisuus happea, kun taas happi on erittäin toksista metanogeneesivaiheen mikrobeille. Lisäksi metanogeneesi- ja aseto20 geneesivaiheen mikrobit ovat erittäin herkkiä inhiboivien aineiden (mm. lyhytketjuiset rasvahapot, ammoniakki) kertymiselle. Prosessissa käytettävä lämpötila voi olla esimerkiksi 35 - 37 °C tai noin 55 °C. Lämpötila voi kuitenkin vaihdella syötteen ja käytettävän mikrobikannan mukaan. Koska menetelmässä 25 käytettävä, raaka-aineena toimiva, biomassa voi vaihdella koostumuksensa osalta huomattavasti, voivat myös anaerobisen hajoamisen sisältämät reaktiot vaihdella.Under the preferred condition of acetic acid formation 106, the pH is about 6.5 to 7.5. Under conditions favorable to methane formation 108, i.e., methanogenesis, the pH is about 6.5 to 8.0. A microbial strain essential for methanogenesis dies if the pH is below 6. In addition, the hydrolysis step benefits from having a low oxygen content in the pulp, while oxygen is highly toxic to the microbes in the methanogenesis step. In addition, microbes in the methanogenesis and aceto20 genesis stages are very sensitive to the accumulation of inhibitory substances (e.g. short-chain fatty acids, ammonia). The temperature used in the process may be, for example, 35 to 37 ° C or about 55 ° C. However, the temperature may vary depending on the feed and the microbial strain used. Since the biomass used as a feedstock in process 25 can vary considerably in its composition, the reactions involved in anaerobic digestion can also vary.

Seuraavaksi on kuvattu keksinnön mukaisen reaktorin rakennetta 30 tarkemmin. Kuvien 2 ja 4 mukaisesti keksinnön mukainen reaktori 10 muodostuu modulaarisesta rungosta 12. Modulaariseen runkoon 12 kuuluu tarkemmin sanottuna edullisesti 3-10 osarunkoa 46, jotka muodostavat pystysuunnassa reaktorin 10 kanavamaisen rungon 12 rajoittaen sisäänsä reaktiotilan 14, jossa biomassaaThe structure 30 of the reactor according to the invention will now be described in more detail. According to Figures 2 and 4, the reactor 10 according to the invention consists of a modular body 12. More specifically, the modular body 12 preferably comprises 3 to 10 sub-bodies 46 which vertically form a channel-like body 12 of the reactor 10, confining a reaction space 14 in which biomass

20185183 PRH 27-02- 2018 hajotetaan anaerobisen hajoamisen kautta biokaasuksi ja mädätteeksi. Tarvittaessa osarunkoja voi olla myös huomattavasti yli kymmenen kappaletta. Osarungot 46 ovat halkaisijaltaan ja muodoltaan toisiaan vastaavia kanavamaisia rakenteita, ja 5 ainoastaan osarunkojen 46 pituus biomassan kulkusuunnassa eli reaktorin pystysuunnassa voi vaihdella. Osarungot voivat olla esimerkiksi 2,2 m leveydeltään ja pituudeltaan, jolloin ainoastaan osarunkojen korkeus ja osarunkojen lukumäärä vaihtelee reaktorilta tarvittavan tilavuuden mukaan. Osarungon 10 korkeus voi olla esimerkiksi 3 m. Reaktorin 10 pystysuunnalla tarkoitetaan tässä yhteydessä samaa suuntaa kuin tulppavirtauksena etenevän biomassan 16 etenemissuunnalla reaktiotilassa 14. Osarungot muodostavat moduulit voivat olla valmiiksi työstettyjä, pintakäsiteltyjä ja eristettyjä. Edullisesti 15 osarungot 46 lukitaan paikoilleen reaktoriin 10 kuuluvan kuvissa 2 ja 4 esitetyn ulkoisen tukirangan 50 avulla ja tiivistetään toisiinsa tiivisteiden avulla tai hitsaamalla. Erillinen ulkoinen tukiranka 50 lukitsee osarungot 46 yhtenäiseksi reaktorin 10 rungoksi 12. Osarungot 46 voivat olla muodoltaan 20 esimerkiksi neliöitä ja niiden rajaaman reaktiotilan 14 poikkileikkaus voi olla myös nelikulmio tai neliö. Toisaalta reaktiotilan poikkileikkaus voi olla myös jokin muu muoto, kuten pyöreä, mutta tällöin joudutaan käyttämään pystysuuntaista sekoitusvälineiden akselia, johon eri lohkojen sekoitusvälineet 25 kytkeytyvät esimerkiksi kytkimen avulla.20185183 PRH 27-02-2018 is decomposed through anaerobic decomposition into biogas and digestate. If necessary, there can also be considerably more than ten subframes. The sub-bodies 46 are channel-like structures of similar diameter and shape, and only the length of the sub-bodies 46 in the direction of flow of the biomass, i.e. in the vertical direction of the reactor, can vary. The subframes can be, for example, 2.2 m wide and long, in which case only the height of the subframes and the number of subframes vary according to the volume required from the reactor. The height of the sub-body 10 can be, for example, 3 m. The vertical direction of the reactor 10 in this context means the same direction as the direction of flow of the biomass 16 propagating in the plug space in the reaction space 14. The modules forming the sub-bodies can be pre-machined, surface-treated and insulated. Preferably, the subframes 46 are locked in place by the external support frame 50 shown in Figures 2 and 4 belonging to the reactor 10 and sealed to each other by seals or welding. A separate external support frame 50 locks the subframes 46 into a unitary body 12 of the reactor 10. The subframes 46 may be in the form of, for example, squares and the cross-section of the reaction space 14 delimited by them may also be rectangular or square. On the other hand, the cross-section of the reaction space can also be some other shape, such as circular, but in this case a vertical axis of the mixing means has to be used, to which the mixing means 25 of the different blocks are connected, for example by means of a switch.

Ulkoinen tukiranka 50 on edullisesti kuvan 4 mukainen rungon suhteen erillinen, teräsrakenteinen ristikkopalkkirakenne 94, jossa palkkeja on hitsattu ristikon malliin jäykän rakenteen 30 aikaansaamiseksi. Edullisesti ristikkopalkkirakenteeseen 94 kuuluu kaksi pystyosaa 94.1 molemmin puolin reaktorin 10 runkoa 12 ja pystyosat 94.1 yhdistävä vaakaosa 94.2. Molemmat pystyosat 94.1 ovat tuettu reaktorin 10 runkoon 12 sen ulkopintaan sivulta päin. Reaktorin rungon sisällä vaikuttava hydrostaattinen paineThe outer support frame 50 is preferably a steel-structured truss beam structure 94 as shown in Figure 4, in which the beams are welded to the truss pattern to provide a rigid structure 30. Preferably, the lattice beam structure 94 comprises two vertical sections 94.1 on either side of the reactor 10 body 12 and a horizontal section 94.2 connecting the vertical sections 94.1. Both vertical parts 94.1 are supported on the outer surface of the reactor 10 body 12 from the side. Hydrostatic pressure acting inside the reactor vessel

20185183 PRH 27-02- 2018 pyrkii työntämään reaktorin seiniä ulospäin, mutta ulkoisen tukirangan aikaansaama vastavoima toimii tälle vastavoimana. Ulkoinen tukiranka voi olla esimerkiksi kiinnitetty reaktorin alle muodostettuun lattialaattaan tai pultattuna tuotantotilan 5 lattiaan, jolloin tukirangan pystyosat eivät pääse liikkumaan vaakasuunnassa. Ristikkopalkkirakenteen palkit voivat olla esimerkiksi onttoja putkia, jotka hitsataan yhteen. Tällöin rakenne on materiaalikustannuksiltaan edullinen, mutta silti erittäin jäykkä rakenne. Ulkoisen tukirangan käyttö mahdollistaa 10 reaktorin rungon toteutuksen varsin ohuena rakenteena, mikä olisi mahdotonta ilman erillisen ulkoisen tukirangan tarjoamaa ulkoista tukea. Vaihtoehtoisesti teräksiselle ristikkopalkkirakenteelle ulkoinen tukiranka voidaan muodostaa myös vaijerirakenteena. 1520185183 PRH 27-02-2018 tends to push the reactor walls outwards, but the counterforce provided by the external support frame acts as a counterforce to this. For example, the external support frame can be attached to a floor slab formed under the reactor or bolted to the floor of the production space 5, whereby the vertical parts of the support frame cannot move horizontally. The beams of the truss beam structure can be, for example, hollow pipes that are welded together. In this case, the structure is inexpensive in terms of material costs, but still very rigid. The use of an external support frame allows the implementation of the 10 reactor hull as a rather thin structure, which would be impossible without the external support provided by a separate external support frame. Alternatively, for the steel truss beam structure, the external support frame can also be formed as a wire structure. 15

Rungon 12 ja ulkoisen tukirangan 50 lisäksi reaktoriin 10 kuuluu pohjakartio 17, joka kokoaa reaktorissa alaspäin kulkeutuneen kiintoaineksen eli mädätteen ja biomassan mukana tulleen hajoamattoman aineksen, kuten lasin, metallit ja kiviaineksen, 20 yhteen. Pöhjakartioon 17 kuuluu reaktorin 10 rungon 12 alapäätä 13.2 mitoitukseltaan vastaava yläpää 90 ja edellä mainittua kapeampi alapää 92, johon on kiinnitetty reaktoriin 10 kuuluvat poistovälineet 27. Pohjakartion kartiomainen muoto kokoaa rungon sisällä oleva kiintoaineksen siten, että se päätyy poistovä25 lineiden luo painovoimaisesti ilman erillisiä siirtovälineitä tai kaapimia. Kiintoaineen poistovälineiden 27 avulla poistetaan pohjakartion 17 kautta reaktorin 10 pohjalle kertyvä mädäte ja muu kiintoaines. Kiintoaineen poistovälineet 27 voivat olla esimerkiksi ruuvikuljetin, jonka avulla kiintoaines saadaan 30 siirrettyä pois reaktorin rungon sisältä.In addition to the body 12 and the external support frame 50, the reactor 10 includes a bottom cone 17 which collects the solid transported downwards in the reactor, i.e. the digestate and the non-degradable material accompanying the biomass, such as glass, metals and rock 20. The bottom cone 17 comprises an upper end 90 with a dimension corresponding to the lower end 13.2 of the reactor 10 body 12 and a narrower lower end 92 to which the outlet means 27 of the reactor 10 are attached. The conical shape of the bottom cone collects the solid inside the body so that it ends up at the outlet scrapers. By means of the solids removal means 27, the rot and other solids accumulating on the bottom of the reactor 10 are removed through the bottom cone 17. The solids removal means 27 can be, for example, a screw conveyor, by means of which the solids 30 can be transferred away from inside the reactor body.

Kiintoaineen poistovälineiden 27 lisäksi reaktoriin 10 kuuluu syöttövälineet 25, joiden avulla biomassaa syötetään reaktorin 10 rungon 12 sisällä reaktiotilassa 14 olevan nestepinnanIn addition to the solids removal means 27, the reactor 10 includes feed means 25 for feeding biomass inside the body 12 of the reactor 10 to the liquid surface in the reaction space 14.

20185183 PRH 27-02- 2018 alapuolelle. Syöttövälineet 25 voivat olla mekaaniset, kuten esimerkiksi ruuvikuljetin tai vastaava, joka syöttää biomateriaalia ensimmäisen osarungon 46 sisään. Ruuvikuljettimen 25.1 yhteyteen voi kuulua syöttösuppilo 25.2, jonka kautta raa5 ka-ainetta syötetään ruuvikuljettimelle 25.1. Syöttövälineet ja kiintoaineen poistovälineet voivat olla samalla puolella runkoa, jolloin reaktorin kokonaisuutena vaatima pöhjapinta-ala on edelleen pienempi kuin asettamalla syöttövälineet ja kiintoaineen poistovälineet vastakkaisille puolille. 1020185183 PRH 27-02-2018 below. The feeding means 25 may be mechanical, such as a screw conveyor or the like, which feeds the biomaterial inside the first subframe 46. In connection with the screw conveyor 25.1, a feed hopper 25.2 can be included, through which raw material is fed to the screw conveyor 25.1. The feed means and the solids removal means may be on the same side of the body, whereby the bottom surface area required for the reactor as a whole is still smaller than by placing the feed means and the solids removal means on opposite sides. 10

Kuvan 2 mukaisesti reaktoriin 10 kuuluu myös sekoitusvälineet 20 sovitettuna ainakin osittain rungon 12 sisään, joiden sekoitusvälineiden 20 avulla rungon 12 sisällä olevaa, raaka-aineena toimivaa biomassaa 16 sekoitetaan. Keksinnön mukaisesti 15 jokaiseen lohkoon 24 kuuluu edullisesti omat sekoitusvälineet 20, jotka voivat olla esimerkiksi kuvan 3 mukaiset osarungon 46 lävitse reaktorin 10 pystysuunnan suhteen poikittaisella akselilla 48 tuetut lapasekoittimet 36. Lohkolla 24 tarkoitetaan yhden tai useamman osarungon 46 ohjauksellista ja säädöllistä 20 yksikköä, jossa olosuhteet voidaan säätää lohkon alueella vallitsevan pääasiallisen mikrobikannan mikrobitoiminnan kannalta sopiviksi. Keksinnön edullisen sovellusmuodon mukaisesti kuhunkin lohkoon 24 kuuluu ainakin yksi oma lapasekoitin 36, jolloin biomassan 16 sekoitusta voidaan ohjata lohkokoh25 taisesti. Vaihtoehtoisesti lapasekoittimien sijaan voidaan käyttää esimerkiksi sekoitusruuvia tai vastaavaa mekaanista välinettä tai lapasekoittimen ja ruuvin yhdistelmää, jolla biomassaa saadaan liikutettua reaktiotilassa eri suuntiin, myös akselin suuntaisesti. Kuvan 2 mukaisesti lapasekoittimia 36 voi 30 olla osarunkojen 46 lukumäärää vastaava lukumäärä. Tällöin myös lohkoja 24 voi olla sama lukumäärä.As shown in Figure 2, the reactor 10 also includes mixing means 20 arranged at least partially inside the body 12, by means of which the mixing means 20 are used to mix the biomass 16 as a raw material inside the body 12. According to the invention, each block 24 preferably includes its own mixing means 20, which may be, for example, paddle mixers 36 supported by a shaft 48 transverse to the vertical of the reactor 10 as shown in Figure 3. Block 24 refers to a controllable and controllable unit 20 for one or more subframes 46. adjust the main microbial population in the area of the block to be suitable for microbial activity. According to a preferred embodiment of the invention, each block 24 comprises at least one separate paddle mixer 36, whereby the mixing of the biomass 16 can be controlled on a block-by-block basis. Alternatively, instead of paddle mixers, for example, a mixing screw or similar mechanical means or a combination of paddle mixer and screw can be used to move the biomass in the reaction space in different directions, also axially. As shown in Figure 2, there may be a number of paddle mixers 36 corresponding to the number of subframes 46. In this case, the number of blocks 24 can also be the same.

Kuvassa 3 on esitetty keksinnön mukainen reaktori päästä pystysuuntaisesti katsottuna leikkauskuvana. Edullisesti reaktorissa 10 myös sekoitusvälineiden 20 tuenta voidaan järjestää kuvan 4 ulkoisen tukirangan 50 yhteyteen. Tällöin kunkin lapasekoittimen 36 käyttömoottori ja vaihteisto 66 ja akseleiden 48 laakerit 64 on sijoitettu reaktorin 10 rungon 12 5 ulkopuolelle. Tämä helpottaa huomattavasti sekoitusvälineiden 20 huoltoa.Figure 3 shows the reactor according to the invention in a vertical sectional view of the end. Preferably, in the reactor 10, the support of the stirring means 20 can also be arranged in connection with the external support frame 50 of Fig. 4. In this case, the drive motor and gearbox 66 of each paddle mixer 36 and the bearings 64 of the shafts 48 are located outside the body 12 5 of the reactor 10. This greatly facilitates the maintenance of the mixing means 20.

20185183 PRH 27-02- 201820185183 PRH 27-02-2018

Reaktoriin 10 voi kuulua lisäksi lämmönsäätövälineet 18 (esitetty kuvassa 5) biomassan 16 lämpötilan säätämiseksi mikrobien 10 toiminnan kannalta optimaaliseen lämpötilaan. Edullisesti lohkojen suhteen itsenäisien sekoitus- ja lämmönsäätövälineiden avulla olosuhteet ja sekoitus saadaan kussakin lohkossa mikrobitoiminnan kannalta optimaalisiksi. Lämmönsäätövälineet 18 voivat olla esimerkiksi kuvassa 4 esitettyihin osarungon 46 15 moduuleihin 52 asennetut vastukset, joilla osarungon 46 rakenteita ja sitä kautta biomassaa 16 lämmitetään. Lämmitys on tärkeää kahden ensimmäisen lohkon osalta, mutta näitä seuraavassa lohkossa tai lohkoissa, jossa metanogeneesi tapahtuu, ei biomassaa välttämättä tarvitse enää lämmittää tai sitä voidaan 20 jopa jäähdyttää biokaasun saannon siitä suuremmin kärsimättä.The reactor 10 may further include thermal control means 18 (shown in Figure 5) for controlling the temperature of the biomass 16 to a temperature optimal for the operation of the microbes 10. Preferably, by means of mixing and thermal control means independent of the blocks, the conditions and mixing in each block are optimized for microbial function. The thermal control means 18 may be, for example, resistors mounted on the modules 52 of the subframe 46 15 shown in Figure 4, by means of which the structures of the subframe 46 and thereby the biomass 16 are heated. Heating is important for the first two blocks, but in the next block or blocks where methanogenesis takes place, the biomass may no longer need to be heated or may even be cooled without further compromising the biogas yield.

Jäähdytys voidaan suorittaa lämmönsäätövälineisiin kuuluvien lämmönvaihtimien avulla, joilla voidaan esimerkiksi esilämmittää reaktoriin syötettävää biomassa. Lämmitykseen voidaan käyttää myös kaasukattiloita, joilla lämmitetään reaktorin vesikier25 toinen lämmitys, jota voidaan ohjata edullisesti kolmessa tai useammassa lohkokohtaisessa piirissä.Cooling can be performed by means of heat exchangers included in the heat control means, which can, for example, preheat the biomass fed to the reactor. Gas boilers can also be used for heating, which heat the second heating of the reactor water circuit, which can preferably be controlled in three or more block-specific circuits.

Tuotteena saatavan biokaasun talteen ottamiseksi reaktoriin 10 kuuluu talteenottovälineet 22 biokaasun keräämiseksi reak30 tiotilan 14 sisältä. Talteenottovälineet 22 voivat olla rungon yläosaan eli yläpäähän 13.1 muodostettu kuvan 2 putkisto 54, jonka avulla muodostuva biokaasu otetaan talteen varastosäiliöön 78 tai vastaavaan.To recover the product biogas, the reactor 10 includes recovery means 22 for collecting the biogas from inside the reaction space 14. The recovery means 22 may be a pipeline 54 of Figure 2 formed at the upper part of the body, i.e. at the upper end 13.1, by means of which the biogas formed is recovered in a storage tank 78 or the like.

20185183 PRH 27-02- 201820185183 PRH 27-02-2018

Keksinnön mukaisessa reaktorissa 10 sekoitusvälineisiin 20 kuuluu edullisesti kuvan 2 rejektin keräys- ja syöttöjärjestelmä 56. Rejektin keräys- ja syöttöjärjestelmä 56 on järjestetty osarunkojen 46 sivuun, jonka keräys- ja syöttöjärjestelmä 56 5 avulla kerätään hajoavasta biomassasta 16 rejektiä, joka voidaan syöttää lohkon 24 edelle. Keräys- ja syöttöjärjestelmää ei ole esitetty kuvassa 4, mutta tulee ymmärtää, että osarunkoihin 46 kuuluu tällaiset välineet. Tässä yhteydessä rejektillä tarkoitetaan sakeamassaa. Sakeamassan kuiva-ainepitoisuus on 3-35 10 %, edullisesti 15 - 25 %. Toisaalta 3 - 5 % kuiva-ainepitoisuuden massaa voidaan jossain yhteyksissä nimittäin myös ohutmassaksi. Kuvan 2 mukaisesti keräys- ja syöttöjärjestelmään 56 kuuluu edullisesti yksittäinen sakeamassapumppu 57, jonka avulla rejektiä siirretään putkistoissa. Putkistoon on järjestetty 15 venttiilijärjestelmä 88, joka reaktorin 10 ohjausjärjestelmän ohjauksen perusteella aukaisee halutun lohkon 24 venttiilit 82 ja 84 ja sulkee muiden lohkojen 24 venttiilit 82 ja 84. Edullisesti rejektin syötöllä lohkon edelle tarkoitetaan rejektin syöttämistä rejektin poistoyhdettä edeltävään syöttöyhteeseen, mutta 20 joissain tapauksissa rejektiä voidaan syöttää myös jopa poistoyhdettä edeltävän syöttöyhteen suhteen aiemmin olleeseen syöttöyhteeseen. Edullisesti rejekti kerätään kunkin osarungon sivusta, koska reaktorissa oleva neste muodostaa luonnollisesti nestepaineen, joka auttaa rejektin siirtoa.In the reactor 10 according to the invention, the mixing means 20 preferably include a reject collection and feed system 56 of Figure 2. The reject collection and feed system 56 is arranged on the side of the subframes 46 by means of a collection and feed system 56 5 for collecting reject from decomposable biomass 16. The collection and feeding system is not shown in Figure 4, but it should be understood that the subframes 46 include such means. In this context, reject means thick mass. The dry matter content of the thickener is 3-35 10%, preferably 15-25%. On the other hand, a mass with a dry matter content of 3 to 5% can in some contexts also be a thin mass. As shown in Figure 2, the collection and supply system 56 preferably includes a single thick pulp pump 57, by means of which the reject is transferred in the pipelines. The piping is provided with a valve system 88 which, under the control of the control system of the reactor 10, opens the valves 82 and 84 of the desired block 24 and closes the valves 82 and 84 of the other blocks 24. Preferably, rejecting the block before the block means feeding the reject to the feed connection before the reject also feeds up to the feed connection previously in relation to the feed connection preceding the discharge connection. Preferably, the reject is collected from the side of each sub-body, since the liquid in the reactor naturally generates a liquid pressure which aids in the transfer of the reject.

Koska rejektin kerääminen on edullisesti osa ymppäystä, tulee huolehtia siitä, että rejektin keräys- ja syöttö järjestelmä pysyy puhtaana ja toimintakuntoisena. Tätä tarkoitusta varten rejektiä voidaan syöttää välillä takaisinpäin poistoyhteen kautta siihen 30 lohkoon, mistä rejekti on otettu. Näin estetään putkiston tukkiutuminen. Puhdistussyöttö voidaan tehdä esimerkiksi kaksi kertaa vuorokaudessa, tai kun pumppu tai pumppujen imupuolella havaitaan tukos automaation seuratessa virtaamaa. TällöinSince the collection of the reject is preferably part of the inoculation, care must be taken to ensure that the system for collecting and feeding the reject remains clean and in working order. For this purpose, the reject can occasionally be fed back through the discharge connection to the block 30 from which the reject is taken. This prevents the piping from clogging. The cleaning supply can be done, for example, twice a day, or when a blockage is detected on the pump or on the suction side of the pumps while the flow is monitored by automation. Here

20185183 PRH 27-02- 2018 automaatio pyrkii automaattisesti avaamaan vastavirtauksella tukoksen.20185183 PRH 27-02- 2018 automation automatically tries to open the blockage with counterflow.

Lohkosta poistettu rejekti voidaan johtaa korkealla paineella 5 kuvan 3 putkistoa 40 pitkin lapasekoittimien 36 onttojen akseleiden 48 sisällä olevaan kanavaan ja sitä kautta lapasekoittimen 36 lapoihin 45. Tässä yhteydessä korkealla paineella tarkoitetaan 0,2 - 20 bar:n painetta. Lapoihin voi kuulua suuttimet, joiden kautta rejektiä syötetään biomateriaalin 10 sekaan lapasekoittimia käytettäessä. Vaihtoehtoisesti rejektin sijaan tai sen lisäksi sekoitusvälineiden kautta voidaan syöttää nestemäistä biomassaa syötteenä.The reject removed from the block can be led at a high pressure 5 along the piping 40 of Fig. 3 to a channel inside the hollow shafts 48 of the paddle mixers 36 and thereby to the paddles 45 of the paddle mixer 36. By high pressure is meant a pressure of 0.2 to 20 bar. The blades may include nozzles through which the reject is fed into the biomaterial 10 when blade mixers are used. Alternatively, instead of or in addition to the reject, liquid biomass can be fed as a feed via mixing means.

Erään sovellusmuodon mukaan reaktoriin kuuluu lisäksi kuvan 2 15 mukaiset välineet 30 kitkan pienentämiseksi biomassan ja reaktiotilassa olevan biomassan välillä, johon välineisiin 30 kuuluu kuvan 2 välineet 58 sakeamassan ja/tai biokaasun syöttämiseksi kuvan 4 osarungon 46 seinistä 44 osarungon 46 sisään esimerkiksi pumpun avulla. Syötetty sakeamassa ja/tai biokaasu 20 pienentää osarungon 46 sisällä olevan biomassan 16 ja moduulin 52 välistä kitkaa, mikä puolestaan vähentää sekoitusvälineiden 20 voiman tarvetta. Sakeamassan ja/tai biokaasun syöttö voi olla pisteittäistä, jolloin biomassan sekaan syötettäessä sakeamassa ja/tai biokaasu syrjäyttää biomassaa muodostaen siihen aukon, 25 joka edesauttaa hajotettavan biomassan etenemistä eteenpäin reaktiotilassa. Edullisesti sakeamassa on biomassan rejektiä. Samalla, kun syötettävä sakeamassa ja/tai biokaasu pienentää biomassan ja reaktorin rungon välistä kitkaa, se myös ymppää reaktoria. Lisäksi neste/kaasusekoituksella vapautetaan 30 kaasua, joka on sitoutuneena kiintoaineeseen ja varmistetaan, ettei rejektin mädätteen mukana poistu metaania.According to one embodiment, the reactor further comprises means 30 for reducing friction between the biomass and the biomass in the reaction space according to Figure 2, which means 30 for supplying thick matter and / or biogas from the walls 44 of the subframe 46 of Figure 4 into the subframe 46, e.g. The feed thickener and / or biogas 20 reduces the friction between the biomass 16 inside the subframe 46 and the module 52, which in turn reduces the need for force on the mixing means 20. The feed of thick matter and / or biogas can be point-directed, whereby when the biomass is fed into the thick matter and / or the biogas displaces the biomass, forming an opening therein which facilitates the advancement of the decomposable biomass in the reaction space. Preferably, the thickener has a biomass reject. While the feed mass and / or biogas fed reduces the friction between the biomass and the reactor body, it also inoculates the reactor. In addition, the liquid / gas mixture releases 30 gases bound to the solid and ensures that no methane is removed with the reject digestate.

Tässä yhteydessä tulee ymmärtää, että sekoitusvälineet, esimerkiksi lapasekoittimet, toimivat sekoituksen lisäksi myös painovoiman ohella pääasiallisina biomassaa tulppavirtauksena eteenpäin työntävinä eliminä. Erään sovellusmuodon mukaan rungon sisäpinta voidaan päällystää esimerkiksi teflon-pinnoitetta vastaavalla pinnoitteella, joka pienentää biomateriaalin ja 5 rungon välistä kitkaa ja estää biomateriaalia kiinnittymästä rungon sisäpintaan.In this context, it should be understood that the mixing means, for example paddle mixers, act not only as a mixture but also as a main plug-pushing element for the biomass in addition to gravity. According to one embodiment, the inner surface of the body can be coated, for example, with a coating corresponding to a Teflon coating, which reduces the friction between the biomaterial and the body and prevents the biomaterial from adhering to the inner surface of the body.

Edullisesti keksinnön mukaiseen reaktoriin kuuluu huomattava määrä mittausantureita, jotka tarkkailevat olosuhteita kunkin 10 lohkon osalta reaaliaikaisesti. Mitattavia suureita ovat ainakin kussakin lohkossa vallitseva pH ja lämpötila sekä reaktorin yleinen kaasuntuotto. Näiden perusteella muodostetaan erilliset säätösuuret ainakin sekoitusvälineitä, lämmönsäätövälineitä ja rejektin syöttöä varten lohkokohtaisesti. Edullisesti samoin 15 perustein muodostetaan myös säätösuure laitteistolle kitkan pienentämiseksi. Myös biomassan sisältämän orgaanisen aineksen määrä voi olla mittauksen kohde.Preferably, the reactor according to the invention comprises a considerable number of measuring sensors which monitor the conditions for each of the 10 blocks in real time. The quantities to be measured are at least the pH and temperature in each block and the general gas production of the reactor. On the basis of these, separate control variables are formed for each of the mixing means, the heat control means and the reject feed on a block-by-block basis. Preferably, on the same basis, a control variable is also formed for the equipment to reduce friction. The amount of organic matter in the biomass can also be the object of measurement.

20185183 PRH 27-02- 201820185183 PRH 27-02-2018

Keksinnön mukaisessa menetelmässä reaktiotila on suurelta osin 20 täynnä nestettä ja biomassaa siten, että reaktiotilaan syöttävä uusi raaka-aine eli hajotettava biomassa syötetään nestepinnan alapuolelle. Tämä takaa sen, ettei biomassa mukana reaktiotilaan pääse ilmaa, mikä tuhoaisi anaerobisen hajotuksen tekevää mikrobikantaa. Vaikka kuvassa 2 nestepintaa ja biomassaa ei ole 25 kuvattu kuvan selkeyden vuoksi, tulee ymmärtää, että reaktiotila 14 on lähes kattoa myöten täynnä biomassaa ja nestepinta ulottuu noin 20 - 200 cm etäisyydelle reaktorin 10 rungon 12 yläpäästä 13.1 eli päästä, johon biomassa syötetään. Mädätteen poistoa reaktorissa ohjataan siten, että nestepinnan korkeus pysyy aina 30 tarvittavalla tasolla. Itse mikrobikanta voidaan siirtää reaktiotilaan reaktorin käynnistyksen yhteydessä esimerkiksi toisesta reaktorista. Syötettävä biomassa voi olla yhdyskuntien, maatalouden tai teollisuuden piirissä syntynyttä biohajoavaa biomassaa, esimerkiksi eläinten lantaa, kotitalouksien, ravintoloiden, kaupan tai elintarviketeollisuuden biojätettä, jätevedenpuhdistuksen lietettä, kasvibiomassaa tai vastaavaa, muttei kuitenkaan runsaasti ligniiniä sisältävää materiaalia kuten puumassaa ilman ligniinin hajotusta.In the process according to the invention, the reaction space is largely filled with liquid and biomass, so that the new raw material fed to the reaction space, i.e. the biomass to be decomposed, is fed below the liquid surface. This ensures that no air enters the reaction space with the biomass involved, which would destroy the microbial population performing the anaerobic digestion. Although the liquid surface and biomass are not illustrated in Figure 2 for clarity, it should be understood that the reaction space 14 is almost full of biomass up to the ceiling and the liquid surface extends about 20 to 200 cm from the upper end 13.1 of the reactor body 10, i.e. the end to which the biomass is fed. The removal of digestate in the reactor is controlled so that the height of the liquid surface always remains at the required level. The microbial strain itself can be transferred to the reaction space in connection with the start-up of the reactor, for example from another reactor. The biomass to be fed may be biodegradable biomass from communities, agriculture or industry, such as animal manure, biowaste from households, restaurants, trade or the food industry, sewage sludge, plant biomass or similar, but not lignin-rich material such as wood pulp without lignite.

Edullisesti reaktiotilassa olevan massa kuiva-ainepitoisuus kuiva-aineprosentteina voi olla välillä 10 - 35, mutta tätä kuivempi materiaali on vaikeaa sekoittaa. Kuiva-ainepitoisuus laskee kohti reaktorin loppupäätä, jossa hajoaminen on pidem10 mällä. Biomassaa voidaan syöttää reaktiotHaan esimerkiksi ruuvisyöttimen avulla. Syöttö voi tapahtua esimerkiksi tunnin välein vuorokauden ympäri riippuen raaka-aineena käytettävän biomassan orgaanisen aineen määrästä ja biohajoavuudesta.Preferably, the dry matter content of the pulp in the reaction space in dry matter percentages can be between 10 and 35, but this drier material is difficult to mix. The dry matter content decreases towards the end of the reactor, where decomposition is prolonged. Biomass can be fed to the reactions, for example by means of a screw feeder. The feed can take place, for example, every hour around the clock, depending on the amount of organic matter and biodegradability of the biomass used as raw material.

20185183 PRH 27-02- 201820185183 PRH 27-02-2018

Keksinnön mukaisessa menetelmässä kuvan 2 mukaisesti biomassaa 16 voidaan ympätä neljällä eri tavalla; pyörittämällä sekoitusvälineitä 20, syöttämällä rejektiä rejektin keräys- ja syöttöjärjestelmän 56 avulla sekoitusvälineiden 20 kautta, syöttämällä sakeamassaa ja/tai biokaasua reaktorin 10 rungon 12 20 laidoilta välineillä 30 kitkan pienentämiseksi tai sekoittamalla rejektiä syötteen joukkoon jo ennen reaktoriin syöttämistä. Anaerobisen hajoamisen reaktioiden ollessa käynnissä reaktiotilassa kaasuntuotantoa, pH:ta ja lämpötilaa tarkkaillaan jatkuvasti, mutta ymppäys ja sekoitus ovat edullisesti jak25 sottaista energian säästämiseksi. Näiden muutosten seurauksena ohjataan reaktorin sekoitusta, lämmitystä, biomassan syöttöä ja rejektin syöttöä rejektin keräys- ja syöttöjärjestelmällä. Esimerkiksi jos pH: n havaitaan laskevan liian alhaiselle tasolle tai kaasuntuotannon laskevan jonkin lohkon alueella, voidaan 30 olosuhteisiin vaikuttaa paikallisesti tehostamalla sekoitusta kyseisessä lohkossa sekä lisäämällä tai vähentämällä rejektin syöttöä kyseiseen lohkoon.In the method according to the invention, according to Figure 2, the biomass 16 can be inoculated in four different ways; rotating the mixing means 20, feeding the reject by means of the reject collecting and feeding system 56 through the mixing means 20, feeding thick and / or biogas from the edges of the reactor body 10 20 by means of reducing friction, or mixing the reject into the feed prior to feeding to the reactor. While the anaerobic decomposition reactions are underway in the reaction space, gas production, pH, and temperature are constantly monitored, but inoculation and agitation are preferably sparse to save energy. As a result of these changes, reactor mixing, heating, biomass feed and reject feed are controlled by a reject collection and feed system. For example, if the pH is found to fall to too low a level or gas production to fall in the area of a block, the conditions can be influenced locally by enhancing agitation in that block and increasing or decreasing the feed of the reject to that block.

20185183 PRH 27-02- 201820185183 PRH 27-02-2018

Sekoitusvälineiden 20 tarkoituksena on siirtää biomassaa 16 eteenpäin reaktiotilassa 14 ja sekoittaa biomassaa 16 siten, että mikrobit saavat tuoretta ravintoa. Jos sekoitusta tehdään liian harvoin, mikrobien ympärille muodostuu kerros hajoamistuotteita, 5 jotka voivat inhiboida mikrobien toimintaa. Sekoitusta voidaan käyttää esimerkiksi tunnin välein 15 minuutin ajan samalla syöttäen lohkoon rejektiä. Edullisesti sekoitusta käytetään sivuttain suuntautuvan voiman aikaansaavan sekoitussuunnan lisäksi myös tulppavirtauksen suunnalle päinvastaiseen suuntaan, 10 jolloin saadaan aikaan toisenlainen sekoitus. Esimerkiksi lapasekoitinta käytettäessä yhdensuuntainen sekoitus liikuttaa biomassaa aina tietyssä kohtaa lapasekoittimen tiettyyn suuntaan. Sekoitussuunnan vaihdos tuo mukaan erilaisia sekoitussuuntia, mikä tehostaa biomassan sekoitusta, mikrobien 15 ymppäystä ja orgaanisen raaka-aineen saantia mikrobeille.The purpose of the mixing means 20 is to move the biomass 16 forward in the reaction space 14 and to mix the biomass 16 so that the microbes receive fresh food. If mixing is done too infrequently, a layer of degradation products is formed around the microbes, which can inhibit the activity of the microbes. Mixing can be used, for example, every hour for 15 minutes while feeding a reject to the block. Preferably, in addition to the mixing direction providing the lateral force, the mixing is also used in the direction opposite to the direction of the plug flow, whereby a different mixing is obtained. For example, when using a paddle mixer, parallel mixing always moves the biomass at a certain point in a certain direction of the paddle mixer. The change in the mixing direction brings in different mixing directions, which enhances the mixing of the biomass, the inoculation of the microbes and the supply of organic raw material to the microbes.

Yleisesti biomassan läpimenoaika reaktorissa voi olla 11 - 50 päivää raaka-aineena käytettävästä biomassasta riippuen.In general, the throughput time of the biomass in the reactor can be 11 to 50 days depending on the biomass used as feedstock.

Sekoitus ja sen suunta määritetään mitattujen arvojen mukaan, 20 mutta takaisin päin tapahtuva sekoitus suoritetaan yleisesti hiukan ennen biomassaa eteenpäin siirtävän sekoituksen aloitusta. Sekoituksen teho vaihtelee lohkoittain reaktiotilassa. Viimeisessä lohkossa sekoitus on edullisesti tehokkain, jotta reaktiotilasta poistuvasta mädätteestä saadaan erotettua 25 loputkin biokaasut, jotka voivat olla kiinteän mädätteen sisällä kuplina niin sanotuissa kaasutaskuissa. Tämä on tärkeää, jotta biokaasun talteenotto saadaan tehokkaaksi ja jottei metaania pääse mädätteen mukana ilmakehään, missä se on voimakas kasvihuonekaasu. Edullisesti viimeisessä lohkossa sekoitusvä30 lineitä pyöritetään vastakkaiseen suuntaan kuin muissa lohkoissa sekoituksen tehostamiseksi. Reaktorista poistettava mädäte voidaan johtaa separointiin, jossa siitä erotetaan nestettä. Tätä nestettä voidaan käyttää esimerkiksi rejektin keräys- ja syöttöjärjestelmän puhdistukseen.Mixing and its direction are determined by the measured values, but backward mixing is generally performed shortly before the start of the biomass-forward mixing. The mixing power varies from block to block in the reaction mode. In the last block, the mixing is preferably the most efficient in order to separate the remaining biogas from the digest leaving the reaction space, which can be inside the solid digest in bubbles in so-called gas pockets. This is important to make biogas recovery efficient and to prevent methane from entering the atmosphere with the digestate, where it is a powerful greenhouse gas. Preferably, in the last block, the mixing lines are rotated in the opposite direction to the other blocks to enhance mixing. The digestate removed from the reactor can be led to separation, where liquid is separated from it. This liquid can be used, for example, to clean the reject collection and supply system.

20185183 PRH 27-02- 201820185183 PRH 27-02-2018

Reaktiotilassa mikrobit saavat aikaan hapettomassa tilassa biomassan anaerobisen hajoamisen, joka tekniikan tason mukaisesti sisältää hydrolyysi-, happokäymis- (asidogeneesi), 5 etikkahaponmuodostus- (asetogeneesi) ja metaaninmuodostusvaiheet (metanogeneesi). Näistä yksittäiset vaiheet ja niiden sisältämät reaktiot tapahtuvat asteittain ja osittain limittäin reaktiotilassa. Edullisesti hydrolyysi ja asidogeneesi tapahtuvat pääsääntöisesti reaktiotilan alkupäässä, kun taas 10 asetogeneesi ja metanogeneesi pääsääntöisesti reaktiotilan loppupäässä. Reaktioiden seurauksena biomassasta saadaan muodostettua lopputuotteena biokaasua, joka sisältää noin 50 75 tilavuusprosenttia metaania (CH4) ja loppu pääasiallisesti hiilidioksidia (CO2) . Näiden lisäksi lopputuote voi sisältää 15 pieniä määriä muita kaasuja ja epäpuhtauksia kuten esimerkiksi 100 - 3000 ppm rikkivetyä (H2S) . Biokaasun loppukäytöstä riippuen menetelmästä saatu biokaasu voidaan puhdistaa hiilidioksidista esimerkiksi, jos biokaasua käytetään tieliikenteen käytössä polttoaineena. Toisaalta, jos biokaasua käytetään polttokat20 tilassa energian- ja kaukolämmöntuotantoon, voidaan sitä käyttää sellaisenaan. Hajoamisreaktioiden seurauksena reaktiotilassa 50 - 90 % syötteen sisältämästä orgaanisesta aineesta muuttuu biokaasuksi ja nesteeksi. Sivutuotteena syntyvä mädäte voidaan tarvittaessa esimerkiksi kuivata tai jatkokäsitellä muilla 25 tavoin sekä hyödyntää esimerkiksi lannoituskäytössä tai maanparannusaineena.In the reaction state, the microbes cause anaerobic decomposition of biomass in the anaerobic state, which according to the prior art includes hydrolysis, acid fermentation (acidogenesis), acetic acid formation (acetogenesis) and methane formation (methanogenesis). Of these, the individual steps and the reactions they contain take place gradually and partially overlap in the reaction space. Preferably, the hydrolysis and acidogenesis take place mainly at the beginning of the reaction space, while the acetogenesis and methanogenesis take place mainly at the end of the reaction space. As a result of the reactions, biogas is produced as a final product from biomass, which contains about 50 to 75% by volume of methane (CH4) and the rest mainly carbon dioxide (CO2). In addition to these, the final product may contain small amounts of other gases and impurities such as 100 to 3000 ppm hydrogen sulfide (H2S). Depending on the end use of the biogas, the biogas obtained from the method can be purified from carbon dioxide, for example, if the biogas is used as a fuel in road transport. On the other hand, if biogas is used in combustion plants20 for energy and district heating production, it can be used as such. As a result of the decomposition reactions, in the reaction space, 50 to 90% of the organic matter in the feed is converted into biogas and liquid. If necessary, the by-product digestion can be dried or further treated in other ways, for example, and utilized, for example, in fertilizer use or as a soil improver.

Keksinnön mukaisen reaktorin koko voi vaihdella huomattavasti käyttötarkoituksen mukaan. Reaktorin koko voi olla esimerkiksi 30 2mx2mx4m (p,l,k), mutta se on skaalattavissa myös esimerkiksi luokkaan 12 m x 12 m x 50 m tai suuremmaksi. Suurien reaktorikokojen yhteydessä voidaan käyttää useampia syöttölaitteita syötön tasaisuuden saavuttamiseksi. Tässä 12 m tarkoittaaThe size of the reactor according to the invention can vary considerably depending on the intended use. The size of the reactor can be, for example, 30 2mx2mx4m (p, l, k), but it can also be scaled to, for example, 12 m x 12 m x 50 m or larger. In connection with large reactor sizes, several feeders can be used to achieve feed uniformity. Here 12 m means

20185183 PRH 27-02- 2018 reaktorin pituutta ja leveyttä ja 50 m reaktorin korkeutta tulppavirtauksen kulkusuunnassa.20185183 PRH 27-02- 2018 reactor length and width and 50 m reactor height in the direction of plug flow.

Keksinnön mukaisen reaktorin ohjaus voidaan toteuttaa käyttäen 5 esimerkiksi tavallista PC:tä käyttöalustana, jonka päällä reaktorin hallintaohjelma pyörii. PC:n ja toimilaitteiden, antureiden ja muiden ohjaukseen tarvittavien välineiden kuten venttiilien välillä on kenttäväylä tiedonsiirtoa varten. Keksinnön mukainen menetelmä voi olla täysin automatisoitu, 10 jolloin ohjelma ohjaa reaktorin toimintaa esivalittujen kriteerien perusteella esivalittuja sääntöjä noudattaen.The control of the reactor according to the invention can be implemented using, for example, a normal PC as the operating platform on which the reactor control program runs. There is a fieldbus for communication between the PC and the actuators, sensors and other control devices such as valves. The method according to the invention can be fully automated, whereby the program controls the operation of the reactor on the basis of preselected criteria in accordance with preselected rules.

Kuvassa 5 on esitetty keksinnön erään sovellusmuodon mukainen reaktori prosessikaaviona yhdessä reaktoriin liittyvien 15 lisälaitteiden kanssa. Eräässä sovellusmuodossa prosessi käynnistyy syöttöpöydältä, johon kiinteä biomassa syötetään edullisesti paaleina, jotka revitään paalinrepijällä pienemmäksi silpuksi. Syöttöpöytää ja paalinrepijää ei ole esitetyt kuvissa. Paalinrepijäitä syöte tippuu syöttösuppiloon 25.2 ja sitä kautta 20 ruuvikuljettimelle 25.1, joka syöttää syötettä syöttöyhteen 71 kautta reaktoriin 10 esiasetetuin määrävälein, esimerkiksi kerran tunnissa. Syöttöyhteeseen 71 voi olla sijoitettu putkimurskain, joka edelleen hienontaa syötettä. Syöttöyhteeseen 71 voidaan syöttää linjan 75 kautta kiinteän biomassan lisäksi 25 reaktorin nestemäistä rejektiä kitkan pienentämiseksi. Reaktoriin 10 voidaan syöttää myös nestemäistä syötettä, esimerkiksi rasvoja, joita voidaan säilöä säiliössä 76. Nestemäistä syötettä voidaan johtaa reaktoriin rejektin keräys- ja syöttöjärjestelmän 56 sakeamassapumpun 57 kautta.Figure 5 shows a reactor according to an embodiment of the invention as a process diagram together with additional equipment associated with the reactor. In one embodiment, the process is started from a feed table, to which solid biomass is preferably fed in bales, which are torn by a bale ripper into a smaller shred. The feed table and bale ripper are not shown in the pictures. The feed from the bale tear drips into the feed hopper 25.2 and through it into the screw conveyor 25.1, which feeds the feed through the feed connection 71 to the reactor 10 at preset intervals, for example once an hour. A pipe crusher may be located in the feed connection 71, which further grinds the feed. In addition to solid biomass, 25 reactor liquid rejects can be fed to the feed connection 71 via line 75 to reduce friction. A liquid feed can also be fed to the reactor 10, for example fats, which can be stored in a tank 76. The liquid feed can be fed to the reactor through a thick mass pump 57 of the reject collection and feed system 56.

Kuvan 5 mukaisesti reaktoriin 10 voi kuulua neljä mekaanista sekoitinta, jotka voivat olla tässä yhteydessä lapasekoittimia 36. Sekoittimia voi olla myös rinnakkain, jolloin yksittäisen sekoittimen halkaisija on pienempi. Kullekin lapasekoittimelleAs shown in Figure 5, the reactor 10 may comprise four mechanical stirrers, which in this case may be paddle stirrers 36. The stirrers may also be in parallel, whereby the diameter of a single stirrer is smaller. For each paddle mixer

20185183 PRH 27-02- 2018 on edullisesti oma moottori 65 ja taajuusmuuttaja, joiden avulla pyörintänopeutta voidaan säätää. Yksittäisen moottorin teho voi olla esimerkiksi 4 kW ja pyörintänopeuden 6 kierrosta minuutissa. Reaktorin 10 runko 12 jakautuu vähintään kolmeen 5 lohkoon 24 eli hydrolyysilohkoon, happokäymislohkoon ja metanogeneesilohkoon. Kussakin lohkossa 24 rejektiä syötetään rejektin keräys- ja syöttöjärjestelmän 56 avulla lohkon edelle. Kuvan 5 mukaisesti rejektiä poistetaan lohkosta poistoyhteen 60 kautta keräys- ja syöttöjärjestelmään 56 edullisesti salo keamassana sakeamassapumpun 57 aikaansaamaan alipaineen avulla.20185183 PRH 27-02-2018 preferably has its own motor 65 and a frequency converter, by means of which the rotational speed can be adjusted. The power of a single motor can be, for example, 4 kW and the rotational speed 6 revolutions per minute. The body 12 of the reactor 10 is divided into at least three blocks 24, i.e. a hydrolysis block, an acid fermentation block and a methanogenesis block. In each block 24 rejects are fed by means of a reject collecting and feeding system 56 in front of the block. As shown in Figure 5, the reject is removed from the block via the discharge connection 60 to the collection and supply system 56, preferably as a Salo pulp by means of a vacuum provided by the pulp pump 57.

Esimerkiksi kolmannen lapasekoittimen 36 ' kohdalla rejektiä poistetaan poistoyhteen 60' kautta, kun poistoventtiili 82' on auki. Rejekti kulkee sakeamassapumpun 57 kautta ja sitä syötetään avoimen syöttöventtiilin 84' kautta rejektin syöttöyhteeseen 15 62'. Tässä tapauksessa rejektin syöttöyhde 62' sijaitsee edullisesti lapasekoittimen 36' lavoissa. Viitenumerolla 62 tarkoitetaan yleisesti syöttöyhdettä, viitenumerolla 82 poistoventtiiliä ja viitenumerolla 84 syöttöventtiiliä.For example, at the third paddle mixer 36 ', the reject is removed through the outlet connection 60' when the outlet valve 82 'is open. The reject passes through the thick pulp pump 57 and is fed through an open supply valve 84 'to the reject supply connection 15 62'. In this case, the reject feed connection 62 'is preferably located in the blades of the paddle mixer 36'. Reference numeral 62 generally refers to a supply connection, reference numeral 82 denotes an outlet valve, and reference numeral 84 denotes a supply valve.

Toisin sanottuna edullisesti kunkin lohkon mikrobikantaa kierrätetään lohkon sisällä siten, että mikrobikantaa otetaan rejektinä pois lohkosta ja syötetään edullisesti sekoitusvälineiden kautta takaisin lohkoon. Kussakin lohkossa rejektin poistoyhde on etäisyyden päässä sekoitusvälineistä tai rejektin 25 syöttöyhteestä, josta rejektiä syötetään takaisin lohkoon. Tämä etäisyys vaihtelee reaktorin mittakaavan mukaan, mutta edullisesti syöttöyhde ja rejektin poistoyhde ovat 0,2 - 0,6 kertaa lohkon pituuden mittaisella etäisyydellä toisistaan, rejektin poistoyhteen ollessa mahdollisimman lähellä lohkon loppupäätä.In other words, preferably the microbial strain of each block is recycled within the block so that the microbial strain is taken out of the block as a reject and preferably fed back to the block via mixing means. In each block, the reject removal connection is spaced from the mixing means or the feed connection of the reject 25 from which the reject is fed back to the block. This distance varies according to the size of the reactor, but preferably the feed connection and the reject outlet are 0.2 to 0.6 times the length of the block, with the reject outlet as close as possible to the end of the block.

Etäisyys mahdollistaa mikrobikannan luonnollisen kehityksen lohkon sisällä.The distance allows the natural development of the microbial population within the block.

Hajotettu biomassa eli mädäte poistetaan reaktorin 10 lopusta eli viimeisestä lohkosta 24 pumpun 68 avulla. Pumppua käytetään reaktorin 10 pinnankorkeusmittarin mittaukseen perustuen esivalitun pinnankorkeuden ylittyessä. Poistettu mädäte johdetaan edullisesti kuivamädätevarastoon, jossa separoidaan matriisiputkella kuiva-ainetta ja nestettä erilleen. Reaktorissa 5 syntyvä biokaasu voidaan ottaa talteen kaasuvarastoon 78.The decomposed biomass, i.e. the digestate, is removed from the end, i.e. the last block 24 of the reactor 10, by means of a pump 68. The pump is operated based on the measurement of the level meter of the reactor 10 when the preselected level is exceeded. The removed digestate is preferably led to a dry digestate storage, where the dry matter and liquid are separated by a matrix tube. The biogas generated in the reactor 5 can be recovered in the gas storage 78.

Edullisesti kaasuvaraston yhteydessä on myös kondenssivesikaivo 81, johon 100 % kosteudessa olevasta biokaasusta tiivistyvä kondenssivesi kerätään. Biokaasusta osa voidaan käyttää reaktorin nestemäisen lämmityskierron 77 lämmittämiseen 10 kaasukattilalla 74.Preferably, in connection with the gas storage, there is also a condensate water well 81, in which condensed water condensing from 100% of the biogas in moisture is collected. A portion of the biogas can be used to heat the liquid heating circuit 77 of the reactor 10 with a gas boiler 74.

20185183 PRH 27-02- 201820185183 PRH 27-02-2018

Erään sovellusmuodon mukaan reaktoriin 10 kuuluu biokaasun kierrätysvälineet yhdistettynä talteenottovälineisiin 22 talteenotetun biokaasun kierrättämiseksi paineistettuna 15 reaktorin rungon alapäähän mädätteen sekoittamiseksi ja biokaasun irrottamiseksi mädätteestä. Biokaasun kierrätysvälineisiin voi kuulua kuvan 2 mukaisesti virtauskanava talteenottovälineiden 22 yhdistämiseksi reaktorin 10 rungon 12 alapäähän 13.2 biokaasun kierrättämiseksi sekä pumppu 33 20 sovitettuna virtauskanavaan biokaasun imemiseksi talteenottovälineiltä ja kierrätettävän biokaasun paineistamiseksi ennen biokaasun syöttöä reaktorin 10 rungon 12 sisään rungon 12 alapäähän 13.2. 25 Keksinnön mukaisen reaktorin runko on edullisesti valmistettu teräslevystä hitsaamalla, mutta runko voi olla myös materiaalia, joka voidaan 3D-tulostaa. Tällaisia materiaaleja voivat olla esimerkiksi betoni, kuitubetoni tai komposiitti. Ulkoinen tukiranka puolestaan on edullisesti terästä, mutta periaatteessa 30 myös ulkoinen tukiranka voidaan 3D-tulostaa betonista tai kuitubetonista. Keksinnön mukainen reaktori, jossa on pystysuuntainen runko, on myös 3D-tulostuksen kannalta edullinen, koska 3D-tulostimen tulostuspään siirtymäetäisyydet ovat pienemmät kuin vaakamallisessa reaktorissa.According to one embodiment, the reactor 10 includes biogas recirculation means combined with recovery means 22 for recirculating the recovered biogas pressurized to the lower end of the reactor body 15 to mix the digestate and remove the biogas from the digestate. The biogas recirculation means may include, as shown in Figure 2, a flow passage for connecting the recovery means 22 to the lower end 13.2 of the reactor 10 body 12.2 for recirculating biogas and a pump 33 20 fitted to the flow passage to suck biogas from The body of the reactor according to the invention is preferably made of steel plate by welding, but the body can also be a material that can be 3D printed. Such materials can be, for example, concrete, fiber concrete or composite. The external support frame, on the other hand, is preferably made of steel, but in principle the external support frame can also be 3D printed on concrete or fiber concrete. The reactor according to the invention with a vertical body is also advantageous from the point of view of 3D printing, because the transition distances of the print head of the 3D printer are smaller than in a horizontal reactor.

Keksinnön mukaisia reaktoreita voidaan helposti asentaa vierekkäin ilman väliä, jolloin kokonaisuuden kapasiteettia on helppo kasvattaa. Keksinnön mukaisen reaktorin pieni pohja5 pinta-ala mahdollistaa tällaisen vierekkäisen asettelun.The reactors according to the invention can easily be installed side by side without a gap, whereby it is easy to increase the capacity of the unit. The small bottom surface area of the reactor according to the invention allows such an adjacent arrangement.

Keksinnön mukaisessa reaktorissa 10 syöttövälineet 25 ja kiintoaineen poistovälineet 27 voivat olla samalla puolella, jolloin reaktorin 10 syöttövälineitä 25 varten tehty rakennus ja kiintoaineen poistovälineitä 27 varten tehty rakennus voivat olla sama rakennus 99. Biomassa voidaan tuoda rakennukseen esimerkiksi kuorma-auton 98 avulla.In the reactor 10 according to the invention, the feed means 25 and the solids removal means 27 may be on the same side, whereby the building for the feed means 25 of the reactor 10 and the building for the solids removal means 27 may be the same building 99. Biomass can be introduced into the building, for example by truck 98.

Claims (15)

PATENTTIVAATIMUKSET 1. Reaktori biokaasun valmistamiseksi biomassasta anaerobisella hajotuksella, johon kuuluuA reactor for the production of biogas from biomass by anaerobic digestion, comprising 5 - runko (12) käsittäen kaksi päätä (13), nimittäin yläpään (13.1) ja alapään (13.2) rajoittaen sisälleen reaktiotilan (14) biomassaa (16) varten, joka runko (12) on kanavamainen biomassan (16) tulppavirtausta varten, ja johon runkoon (12) kuuluu ainakin kolme peräkkäistä lohkoa (24) mikrobikantoineen,5 - a body (12) comprising two ends (13), namely an upper end (13.1) and a lower end (13.2) delimiting inside a reaction space (14) for biomass (16), which body (12) is channel-shaped for plug flow of biomass (16), and the body (12) comprising at least three successive blocks (24) with microbial strains, 10 - syöttövälineet (25) sovitettuna rungon (12) yläpäähän (13.1) biomassan syöttämiseksi rungon (12) sisään,10 - supply means (25) arranged at the upper end (13.1) of the body (12) for feeding biomass inside the body (12), - sekoitusvälineet (20) biomassan (16) sekoittamiseksi ja mikrobien syöttämiseksi biomassan (16) sekaan sovitettuna ainakin osittain rungon (12) sisään,- mixing means (20) for mixing the biomass (16) and feeding the microbes into the biomass (16) at least partially inside the body (12), 15 - talteenottovälineet (22) syntyvän biokaasun talteen ottamiseksi mikrobien kuluttaessa biomassan (16) orgaanista materiaalia, ja- recovery means (22) for recovering the generated biogas when the microbes consume the organic material of the biomass (16), and - kiintoaineen poistovälineet (27) sovitettuna rungon (12) alapäähän (13.2) kiintoaineen poistamiseksi,- solids removal means (27) fitted to the lower end (13.2) of the body (12) for removing solids, 20 tunnettu siitä, että sanottu runko (12) on sovitettu pystymalliseksi biomassan (16) liikkuessa reaktorissa (10) vertikaalisuunnassa, ja reaktoriin (10) kuuluu lisäksi20 characterized in that said body (12) is arranged to be vertical as the biomass (16) moves in the reactor (10) in the vertical direction, and the reactor (10) further comprises - ulkoinen tukiranka (50) sovitettuna rungon (12) ulkopuolelle rungon (12) tukemiseksi ulkoa päin rungon (12)- an outer support frame (50) arranged outside the body (12) to support the body (12) from the outside of the body (12) 25 sisään syntyvää hydrostaattista painetta vastaan,25 against the hydrostatic pressure generated, - pohjakartio (17) käsittäen leveämmän yläpään (90) ja kapeamman alapään (92), yhdistettynä rungon (12) alapäähän (13.2) kiintoaineen kokoamiseksi, ja sanotut kiintoaineen poistovälineet (27) on sovitettu 30 pohjakartion (17) alapäähän (92) kiintoaineen poistamiseksi.- a bottom cone (17) comprising a wider upper end (90) and a narrower lower end (92) connected to the lower end (13.2) of the body (12) for collecting solids, said solids removal means (27) being arranged at the lower end (92) of the bottom cone (17) to remove solids . 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että sekoitusvälineisiin (20) kuuluu rejektin keräys- ja syöttöjärjestelmä (56) rejektin keräämiseksi lohkoista (24) ja syöttämiseksi ainakin kolmeen lohkoon (24) sakeamassana.Reactor according to claim 1, characterized in that the mixing means (20) comprise a reject collection and feeding system (56) for collecting the reject from the blocks (24) and feeding it to at least three blocks (24) as a thick mass. 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen reaktori, tunnettu 5 siitä, että rejektin keräys- ja syöttöjärjestelmään (56) kuuluu sakeamassapumppu (57) rejektin syöttämiseksi 3 - 35 %, edullisesti 10 - 20 % kuiva-ainepitoisuudessa.Reactor according to Claim 2, characterized in that the reject collection and supply system (56) comprises a thick pulp pump (57) for feeding the reject at a dry matter content of 3 to 35%, preferably 10 to 20%. 4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen reaktori, tunnettu 10 siitä, että reaktoriin (10) kuuluu välineet (30) sakeamassan ja/tai biokaasun syöttämiseksi reaktiotilan (14) seinistä (44) biomassan (16) sekaan virtauksen helpottamiseksi.Reactor according to Claim 2 or 3, characterized in that the reactor (10) comprises means (30) for feeding thick matter and / or biogas from the walls (44) of the reaction space (14) to facilitate the flow of biomass (16). 5. Jonkin patenttivaatimuksen 2-4 mukainen reaktori, 15 tunnettu siitä, että sanottu sakeamassapumppu (57) on hyd- raulitoiminen mäntäpumppu.Reactor according to any one of claims 2 to 4, characterized in that said thick pulp pump (57) is a hydraulically operated piston pump. 6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että sanotut sekoitusvälineet (20) on toteutettuReactor according to any one of claims 1 to 5, characterized in that said mixing means (20) are implemented 20 reaktorin (10) rungon (12) pystysuunnan suhteen poikittaisilla akseleilla biomassan (16) sekoittamiseksi lohkokohtaisesti.20 reactors (10) with axes transverse to the vertical (12) for mixing the biomass (16) on a block-by-block basis. 20185183 PRH 27-02- 201820185183 PRH 27-02-2018 7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että lohkoja (24) on vähintään 3, edullisesti 3Reactor according to one of Claims 1 to 6, characterized in that there are at least 3, preferably 3, blocks (24). 25 - 6 .25 - 6. 8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että sanotut talteenottovälineet (22) on sovitettu reaktorin (10) rungon (12) yläpään (13.1) yhteyteen.Reactor according to any one of claims 1 to 10, characterized in that said recovery means (22) are arranged in connection with the upper end (13.1) of the body (12) of the reactor (10). 9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että ulkoinen tukiranka (50) on teräksinen ristikkopalkkirakenne (94) .Reactor according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the external support frame (50) is a steel truss structure (94). 20185183 PRH 27-02- 201820185183 PRH 27-02-2018 10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että reaktorin (10) runko (12) on valmistettu 4 - 20 mm paksusta teräslevystä.Reactor according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the body (12) of the reactor (10) is made of a steel plate 4 to 20 mm thick. 55 11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että reaktorin (10) runko (12) on 100 - 400 mm vahvuinen kuitulujitteisesta betonista 3D-valettu rakenne.Reactor according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the body (12) of the reactor (10) is a 3D-molded structure made of fiber-reinforced concrete with a thickness of 100 to 400 mm. 12. Jonkin patenttivaatimuksen 1-11 mukainen reaktori, 10 tunnettu siitä, että reaktoriin (10) kuuluu biokaasun kierrä- tysvälineet yhdistettynä talteenottovälineisiin (22) talteenotetun biokaasun kierrättämiseksi paineistettuna reaktorin rungon alapäähän mädätteen sekoittamiseksi ja biokaasun irrottamiseksi mädätteestä. 15Reactor according to one of Claims 1 to 11, characterized in that the reactor (10) comprises biogas recirculation means combined with recovery means (22) for recirculating the recovered biogas under pressure to the lower end of the reactor body for mixing the digestate and separating the biogas from the digestate. 15 13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että biokaasun kierrätysvälineisiin kuuluu virtauskanava talteenottovälineiden (22) yhdistämiseksi reaktorin (10) rungon (12) alapäähän biokaasun kierrättämiseksi sekä pumppu (33)Reactor according to claim 12, characterized in that the biogas recirculation means comprise a flow channel for connecting the recovery means (22) to the lower end of the reactor (10) body (12) for recirculating the biogas and a pump (33) 20 sovitettuna virtauskanavaan biokaasun imemiseksi talteenottovälineiltä ja kierrätettävän biokaasun paineistamiseksi ennen biokaasun syöttöä reaktorin (10) rungon (12) sisään rungon (12) alapäähän (13.2) .20 arranged in a flow channel for sucking biogas from the recovery means and for pressurizing the recyclable biogas before the biogas is fed into the reactor (10) body (12) to the lower end (13.2) of the body (12). 2525 14. Jonkin patenttivaatimuksen 1-13 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että reaktorin (10) rungon (12) korkeus on 2 4-kertainen suhteessa reaktorin (10) leveyteen tai pituuteen.Reactor according to one of Claims 1 to 13, characterized in that the height of the body (12) of the reactor (10) is 2 to 4 times the width or length of the reactor (10). 15. Jonkin patenttivaatimuksen 1-14 mukainen reaktori,A reactor according to any one of claims 1 to 14, 30 tunnettu siitä, että reaktorin (10) syöttövälineet (25) on sovitettu rungon (12) yhteyteen siten, että syöttövälineet (25) syöttävät biomassaa reaktorin (10) rungon (12) sisäpuolella olevan nestepinnan alapuolelle.30 characterized in that the feed means (25) of the reactor (10) are arranged in connection with the body (12) so that the feed means (25) feed biomass below the liquid surface inside the body (12) of the reactor (10).
FI20185183A 2018-02-27 2018-02-27 Reactor for producing biogas from biomass using anaerobic digestion FI129001B (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20185183A FI129001B (en) 2018-02-27 2018-02-27 Reactor for producing biogas from biomass using anaerobic digestion
CN201980014648.5A CN111868225A (en) 2018-02-27 2019-02-25 Reactor for producing biogas from biomass using anaerobic digestion
EP19760206.3A EP3759211A4 (en) 2018-02-27 2019-02-25 Reactor for producing biogas from biomass using anaerobic digestion
UAA202006182A UA127419C2 (en) 2018-02-27 2019-02-25 Reactor for producing biogas frombiomass usinganaerobic digestion
PCT/FI2019/050151 WO2019166694A1 (en) 2018-02-27 2019-02-25 Reactor for producing biogas from biomass using anaerobic digestion

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20185183A FI129001B (en) 2018-02-27 2018-02-27 Reactor for producing biogas from biomass using anaerobic digestion

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI20185183A1 true FI20185183A1 (en) 2019-08-28
FI129001B FI129001B (en) 2021-04-30

Family

ID=67805178

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20185183A FI129001B (en) 2018-02-27 2018-02-27 Reactor for producing biogas from biomass using anaerobic digestion

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP3759211A4 (en)
CN (1) CN111868225A (en)
FI (1) FI129001B (en)
UA (1) UA127419C2 (en)
WO (1) WO2019166694A1 (en)

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60202797A (en) * 1984-03-24 1985-10-14 Hitachi Kiden Kogyo Ltd Unit type vertical multistage fermentation tank
DE3539875A1 (en) * 1985-11-11 1987-05-14 Keller & Bohacek Gmbh METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING ENZYME-CONTAINING BIOMASS FROM SUGAR BEET CHIPS
US6908555B2 (en) * 2002-04-29 2005-06-21 Columbus Water Works Biosolids flow-through thermophilic treatment process
DE102005041798B4 (en) * 2005-09-02 2014-08-14 Agraferm Technologies Ag Fermenter and method for operating a fermenter
CN1994596B (en) * 2006-01-01 2011-05-04 周诗忠 Household garbage-ecocycling resource reutilization integrated device
US7824906B2 (en) * 2007-07-19 2010-11-02 Arcadis U.S., Inc. Anaerobic reactor and corresponding method for digesting organic material
CN201080460Y (en) * 2007-08-11 2008-07-02 青岛天人环境工程有限公司 Vertical operation dry-type anaerobic digestion device
CN101381674B (en) * 2008-06-05 2012-06-13 北京桑德环保集团有限公司 Vertical non-stirred organic waste dry-type anaerobic digestion processing equipment and method
IT1393428B1 (en) * 2009-01-09 2012-04-20 Marcopolo Engineering S P A Sistemi Ecologici DEVICE AND PROCEDURE FOR OBTAINING BIOMASS FROM AN ORGANIC LIQUAME, PARTICULARLY A LIQUID OF ZOOTECHNICAL ORIGIN
WO2012067547A1 (en) * 2010-11-16 2012-05-24 Общество С Ограниченной Ответственностью "Титан-Агро" (Ооо Титан-Агро) Fermenter unit
US9040289B2 (en) * 2012-07-23 2015-05-26 Bactee Systems, Inc. Gravity assisted compost reactor
CN103074206A (en) * 2013-01-03 2013-05-01 合作市农业工作站 Methane tank bracket
CN104232690B (en) * 2013-06-19 2017-06-16 清勤水处理科技(上海)有限公司 The processing method of kitchen garbage
FI125284B (en) * 2013-11-21 2015-08-14 Biogts Oy A process for the production of biogas from biomass by anaerobic digestion and a corresponding reactor
CN103614288B (en) * 2013-12-11 2015-04-08 山东省农业科学院农业资源与环境研究所 High-solid anaerobic reaction device and method for organic garbage
CN105985902A (en) * 2015-01-30 2016-10-05 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 Internal-circulation dry type anaerobic reaction apparatus
US10457613B2 (en) * 2015-08-19 2019-10-29 Council Of Scientific & Industrial Research Anaerobic column reactor for biodegradation of wastes and the process thereof
CN106609238B (en) * 2015-10-23 2020-04-03 深圳市普新环境资源技术有限公司 Support type soft body anaerobic reactor
CN105349409B (en) * 2015-11-25 2018-02-09 清华大学 A kind of device of continous way Produced by Solid-state Fermentation biogas
CN105441322A (en) * 2015-12-15 2016-03-30 成都迅德科技有限公司 Novel biogas stirring device
CN206359435U (en) * 2017-01-03 2017-07-28 鹏鹞环保股份有限公司 Solid organic waste substances high-temperature aerobic fermentation tank

Also Published As

Publication number Publication date
FI129001B (en) 2021-04-30
EP3759211A1 (en) 2021-01-06
EP3759211A4 (en) 2021-11-10
CN111868225A (en) 2020-10-30
WO2019166694A1 (en) 2019-09-06
UA127419C2 (en) 2023-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8568591B2 (en) System and method for thermophilic anaerobic digester process
AU2002348041B2 (en) Fixed-film anaerobic digestion of flushed manure
US8470177B2 (en) Method and apparatus for anaerobic digestion of organic liquid waste streams
KR101342982B1 (en) A bio gas manufacturing system using livestock excretions and food waste
US20110318778A1 (en) Organic Substrate Treatment System
KR101785611B1 (en) Treatment plant for resourcing of organic waste
US20050230308A1 (en) Induced sludge bed anaerobic reactor
US9409806B2 (en) System and method for thermophilic anaerobic digester process
US20150315535A1 (en) Process for the Production of Biogas
JP2010527762A (en) Fermenter for producing biogas from pumpable organic materials
EP3759210A1 (en) Anaerobic digestion reactor and plant
FI125284B (en) A process for the production of biogas from biomass by anaerobic digestion and a corresponding reactor
WO2014124500A1 (en) A system for processing organic waste
WO2012009462A2 (en) Solid waste digestion system
RU2408546C2 (en) Sludge digestion tank for anaerobic treatment of organic wastes
FI129001B (en) Reactor for producing biogas from biomass using anaerobic digestion
KR101286072B1 (en) Two-phase anaerobic digestion apparatus
RU2399184C1 (en) Biogas complex
US20160122703A1 (en) Method and system for treating organic waste and wastewater
KR101030097B1 (en) Anaerobic digestion promoting apparatus and anaerobic digestion apparatus comprising the same
US20230150854A1 (en) Method and apparatus for anaerobic digestion of liquid waste streams
CN107954567A (en) A kind of food sewage disposal system
IT201700006198A1 (en) Apparatus for the production of biogas from biomass and its method
KR20080110846A (en) High solid thermophilic anaerobic digester

Legal Events

Date Code Title Description
PC Transfer of assignment of patent

Owner name: BIOGTS GREEN ENERGY COMPANY LIMITED

FG Patent granted

Ref document number: 129001

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B

PC Transfer of assignment of patent

Owner name: BIOALL INTERNATIONAL GREENTECH CO., LIMITED