ITBO20120134A1 - PROCEDURE AND PLANT OF ANAEROBIC DIGESTION WITH SEPARATE PHASES WITH AEROBIC / ANAEROBIC HYDROOLIS AND ACIDOSIS COMBINED IN PROCESS FOR CONTACT WITH RECYCLING OF DIGESTATE AND MICROBICA BIOMASS FOR GREATER METHANEOUS RANGE FROM ORGANIC FRACTION TO ELEV - Google Patents
PROCEDURE AND PLANT OF ANAEROBIC DIGESTION WITH SEPARATE PHASES WITH AEROBIC / ANAEROBIC HYDROOLIS AND ACIDOSIS COMBINED IN PROCESS FOR CONTACT WITH RECYCLING OF DIGESTATE AND MICROBICA BIOMASS FOR GREATER METHANEOUS RANGE FROM ORGANIC FRACTION TO ELEV Download PDFInfo
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
"PROCEDIMENTO ED IMPIANTO DI DIGESTIONE ANAEROBICA A FASI "STEPS ANAEROBIC DIGESTION PROCESS AND PLANT
SEPARATE CON IDROLISI AEROBICA/ ANAEROBICA ED ACIDOSI ABBINATA IN PROCESSO PER CONTATTO CON RICIRCOLO DEL DIGESTATO E BIOMASSSA MICROBICA PER LA MAGGIORE RESA DI METANO DA FRAZIONE ORGANICA AD ELEVATO CONTENUTO DI SOSTANZA SECCA" SEPARATE WITH AEROBIC / ANAEROBIC AND ACIDOSE HYDROLYSIS COMBINED IN THE PROCESS BY CONTACT WITH RECIRCULATION OF THE DIGESTATE AND MICROBIAL BIOMASS FOR THE GREATER YIELD OF METHANE FROM ORGANIC FRACTION WITH A HIGH CONTENT OF DRY SUBSTANCE "
CAMPO DELLA TECNICA FIELD OF TECHNIQUE
La presente invenzione si riferisce al campo tecnologico dei procedimenti e degli impianti di digestione anaerobica per la produzione di biogas rientranti nella classificazione Intemazionale C 12 m. The present invention refers to the technological field of anaerobic digestion processes and plants for the production of biogas falling within the international classification C 12 m.
STATO DELLA TECNICA STATE OF THE TECHNIQUE
Nel panorama della tecnologia anteriore spiccano i brevetti sotto elencati: In the panorama of prior technology, the patents listed below stand out:
FR 818 680 FR 818 680
EP O 131 319 EP O 131 319
EP 0 192900 EP 0 192900
WO 93/16169 WO 93/16169
IT 01245395 IT 01245395
BO 07/A000 787 BO 07 / A000 787
Dalla letteratura brevettuale nota, emerge la circostanza che numerose problematiche non sono ancora risolte quali: From the known patent literature, the fact emerges that numerous problems have not yet been resolved such as:
- Il contenuto in solidi in fase liquida non può superare il dieci percento della miscela in alimentazione - The solids content in the liquid phase cannot exceed ten percent of the mixture being fed
- Evitare la perdita in uscita della biomassa microbica anaerobica - Avoid the loss of anaerobic microbial biomass
- Ricuperare la biomassa anaerobica sotto forma di fiocchi ad elevata densità per ridurre nelle fasi digestive il rapporto cibo/popolazione - Recover the anaerobic biomass in the form of high density flakes to reduce the food / population ratio in the digestive phases
- Elevare all’ottantacinque per cento la demolizione dei solidi volatili con l’aumento della superficie di contatto fra frazione organica e batteri - Raise the demolition of volatile solids to eighty-five percent with an increase in the contact surface between the organic fraction and bacteria
- Ottimizzare l’idrolisi sviluppandola prima in aerobiosi a particolari condizioni di temperatura e umidità e quindi in anaerobiosi unitamente all’acidosi - Optimize hydrolysis by first developing it in aerobiosis at particular temperature and humidity conditions and then in anaerobiosis together with acidosis
- Sviluppare reattori multiuso in grado di soddisfare le diverse esigenze digestive in volumi ridotti - To develop multipurpose reactors capable of satisfying different digestive needs in small volumes
- Eliminare i dispositivi meccanici di miscelazione e riscaldamento all’ interno dei digestori - Eliminate the mechanical mixing and heating devices inside the digesters
- Ridurre l’energia richiesta nel processo digestivo per le operazioni di termostatazione e miscelazione. - Reduce the energy required in the digestive process for thermostating and mixing operations.
La presente invenzione consiste in un procedimento ed impianto per la digestione anaerobica di biomasse e/o frazione organica di rifiuti a fasi separate costituito da cinque reattori collegati in serie ed in parallelo con condizioni biochimiche ed operative particolari controllate, ciascuno necessario ed indispensabile fase del processo di digestione, estremamente duttile con particolare riguardo a frazioni organiche ad elevato contenuto di solidi. The present invention consists of a process and plant for the anaerobic digestion of biomass and / or organic fraction of waste in separate phases consisting of five reactors connected in series and in parallel with particular biochemical and operating conditions controlled, each necessary and indispensable phase of the process digestion, extremely ductile with particular regard to organic fractions with a high content of solids.
L’impianto è caratterizzato da avere un pretrattamento iniziale di triturazione per la riduzione volumetrica delle masse da digerire, a uno o due millimetri, seguito da un reattore d’idrolisi aerobica in grado di sviluppare una notevole massa microbica anaerobica facoltativa in grado di iniziare la demolizione strutturale della sostanza organica. The plant is characterized by having an initial pre-treatment of shredding for the volumetric reduction of the masses to be digested, to one or two millimeters, followed by an aerobic hydrolysis reactor capable of developing a considerable optional anaerobic microbial mass capable of starting the structural demolition of organic matter.
L’idrolisi iniziata in con fanghi attivi aerobici si conclude in due serbatoi funzionanti in parallelo in cui, per le particolari condizioni operative, i batteri aerobi diventano anaerobi facoltativi con la totale demolizione strutturale di proteine, grassi, fibre, zuccheri e idrati di carbonio. The hydrolysis started with aerobic activated sludge ends in two tanks operating in parallel in which, due to the particular operating conditions, the aerobic bacteria become facultative anaerobes with the total structural demolition of proteins, fats, fibers, sugars and carbon hydrates.
L'impianto è costituito da: The plant consists of:
- Un mulino trituratore a martelli in grado di ridurre le dimensioni della massa organica a particelle di diametro compreso fra 1 e 2 mm senza provocare la fuoriuscita dell’acqua cellulare. Il mulino è alimentato tramite apposite coclee e un dispositivo provvede ad immettere la massa triturata nella vasca per l’idrolisi aerobica. - A hammer shredder mill capable of reducing the size of the organic mass to particles with a diameter between 1 and 2 mm without causing cell water to escape. The mill is fed through special augers and a device introduces the shredded mass into the tank for aerobic hydrolysis.
- Un reattore di idrolisi aerobica, costituito da una vasca in cui le biomasse vengono miscelate con acqua di processo e/o liquame zootecnico al fine di portare la concentrazione di sostanza secca al 15%. Una pompa di miscelazione ed omogeneizzazione, con ricircolo tramite ugelli, provoca una forte ossidazione delle biomasse con reazione esotermica, con sviluppo di notevoli quantità di batteri aerobici in grado di iniziare la demolizione di strutture molecolari complesse di proteine, oli e grassi, idrati di carbonio, fibre. Il reattore di idrolisi aerobica lavora con un carico volumetrico molto elevato ad una temperatura compresa fra i 30 e 35 °C con tempi di permanenza idraulica di 24 - 48 ore, il rapporto diametro altezza del reattore è compreso fra 0,5 e 0,7. - An aerobic hydrolysis reactor, consisting of a tank in which the biomasses are mixed with process water and / or livestock slurry in order to bring the dry matter concentration to 15%. A mixing and homogenization pump, with recirculation through nozzles, causes a strong oxidation of the biomass with an exothermic reaction, with the development of considerable quantities of aerobic bacteria capable of starting the demolition of complex molecular structures of proteins, oils and fats, carbon hydrates , fibers. The aerobic hydrolysis reactor works with a very high volumetric load at a temperature between 30 and 35 ° C with hydraulic residence times of 24 - 48 hours, the diameter-height ratio of the reactor is between 0.5 and 0.7 .
Reattori anaerobici di idrolisi. In questi reattori vengono completate le demolizioni strutturali a carico della biomassa, essenziali per ottenere un alto rendimento nella produzione di biogas. Si completa la demolizione iniziata nella vasca di alimentazione, con formazione di molecole più semplici e di acidi grassi volatili quali acido formico, acetico, propionico, butirrico, valerico et al. Dette reazioni avvengono per un'azione combinata fisica, grazie ad un rapporto temperatura/pressione e biologica e a opera di enzimi extracellulari secreti dai batteri aerobi sviluppatisi inizialmente nella vasca di carico trasformati, per le condizioni operative, in anaerobi facoltativi. L'intero processo è favorito dal particolare sistema di miscelazione adottato, che porta le particelle solide a intimo contatto con gli enzimi extracellulari dei batteri. Il sistema di miscelazione, supportato da appositi miscelatori a pale, provvede a far ricircolare l'intero contenuto del reattore in un tempo di 2 ore e mezzo, senza che si formi alcuna crosta superficiale. Anaerobic hydrolysis reactors. In these reactors the structural demolition of biomass is completed, essential for obtaining a high efficiency in the production of biogas. The demolition started in the feeding tank is completed, with the formation of simpler molecules and volatile fatty acids such as formic, acetic, propionic, butyric, valeric, et al. These reactions take place due to a combined physical action, thanks to a temperature / pressure and biological ratio and to the work of extracellular enzymes secreted by the aerobic bacteria initially developed in the loading tank transformed, for the operating conditions, into facultative anaerobes. The whole process is favored by the particular mixing system adopted, which brings the solid particles into intimate contact with the extracellular enzymes of the bacteria. The mixing system, supported by special paddle mixers, recirculates the entire contents of the reactor in a time of 2 and a half hours, without forming any surface crust.
Il rapporto fra diametro e altezza è compreso fra 1 e 0,7. The ratio between diameter and height is between 1 and 0.7.
- Reattore di digestione anaerobica vero e proprio. E' un digestore anaerobico di forma particolare con rapporto diametro altezza compreso fra 1 e 0,7 completamente miscelato in cui gli acidi grassi volatili prodotti durante la fase di idrolisi vengono trasformati in metano e anidride carbonica. Il particolare sistema di miscelazione e controllo adottato provvede al ricircolo e alla miscelazione delle biomasse all'intemo del reattore e a un'ulteriore demolizione biochimica della frazione organica riducendo ulteriormente per azione biologica la dimensione delle particelle di solidi, aumentando la superficie di contatto attaccabile dei batteri. Il reattore funziona a temperatura, pH e potenziale di ossido riduzione accuratamente controllati e regolati, così da garantire un giusto rapporto acidi grassi volatili/ alcalinità e quindi un tempo di generazione dei batteri metanigeni inferiori ai quattro giorni. - Real anaerobic digestion reactor. It is a completely mixed anaerobic digester with a particular shape with a diameter / height ratio between 1 and 0.7 in which the volatile fatty acids produced during the hydrolysis phase are transformed into methane and carbon dioxide. The particular mixing and control system adopted provides for the recirculation and mixing of the biomasses inside the reactor and for a further biochemical demolition of the organic fraction, further reducing the size of the solid particles by biological action, increasing the attackable contact surface of the bacteria. . The reactor operates at a carefully controlled and regulated temperature, pH and redox potential, so as to ensure the right volatile fatty acids / alkalinity ratio and therefore a generation time of the methanogenic bacteria of less than four days.
Digestore secondario con funzione di sedimentatore con campana gasometrica per l'accumulo del biogas prodotto nei reattori di idrolisi e primario. Reattore non miscelato, funzionante a temperatura e pressione controllata grazie alla quale si ottiene la separazione della fasi nel liquame in uscita dal reattore anaerobico. La forma del reattore, unitamente ad accorgimenti tecnici, permette di separare la fase liquida, la fase solida e di arrestare l'attività microbica consentendo la formazione di una fase contenente batteri flocculati. La fase liquida viene inviata in parte in testa all’impianto come acqua di processo e la quota restate alla vasca di stoccaggio del digestato mentre la fase solida viene inviata nuovamente al digestore primario così da ottenere lo sdoppiamento del tempo di ritenzione dei solidi rispetto a quello idraulico. I batteri flocculati vengono accuratamente recuperati e inviati alla digestione, aumentando così la concentrazione di batteri metanigeni per unità di volume del digestore. Nel digestore secondario si avranno, quindi, tre fasi distinte: Secondary digester with sedimentation function with gasometric bell for the accumulation of the biogas produced in the hydrolysis and primary reactors. Unmixed reactor, operating at controlled temperature and pressure thanks to which the separation of the phases in the sewage leaving the anaerobic reactor is obtained. The shape of the reactor, together with technical measures, allows to separate the liquid phase, the solid phase and to stop the microbial activity allowing the formation of a phase containing flocculated bacteria. The liquid phase is partly sent to the head of the plant as process water and the portion remains in the digestate storage tank while the solid phase is sent back to the primary digester so as to obtain the doubling of the solids retention time compared to that hydraulic. The flocculated bacteria are carefully recovered and sent for digestion, thus increasing the concentration of methanogenic bacteria per unit volume of the digester. In the secondary digester there will therefore be three distinct phases:
o fase gassosa, rappresentata dal biogas raccolto sotto una cupola in grado di equalizzarne portata e pressione or gas phase, represented by the biogas collected under a dome capable of equalizing flow rate and pressure
o fase liquida, sotto la prima fase gassosa. Contiene i fanghi batterici bioflocculati or liquid phase, under the first gas phase. Contains bioflocculated bacterial sludge
o fase liquida/solida, rappresentata dal liquido di processo contenente residui solidi non digeriti e flocculi di batteri a maggiori dimensioni. o liquid / solid phase, represented by the process liquid containing undigested solid residues and larger floccules of bacteria.
Il sistema di prelievo su tre livelli combinato con un tonino di compenso con parziale ricircolo all’interno degli stessi reattori abbinati alla guardia idraulica garantiscono una semplice ed efficace estrazione della massa dall'interno dei digestori e il suo invio alla fase successiva del processo. Il sistema è estremamente sicuro, non necessitano di manutenzione e possono essere tarate sulla base del funzionamento dei reattori. The three-level sampling system combined with a compensation tank with partial recirculation inside the same reactors combined with the hydraulic guard guarantee a simple and effective extraction of the mass from inside the digesters and its forwarding to the next phase of the process. The system is extremely safe, does not require maintenance and can be calibrated based on the operation of the reactors.
Tutti i reattori dispongono di sistemi di regolazione della pressione del biogas oltre alla guardia idraulica con duomo prelievo gas oltre ad un tor interno posto sul tetto per Γ abbattimento delle schiume,. All reactors have biogas pressure regulation systems in addition to the hydraulic guard with gas sampling dome as well as an internal tor placed on the roof for Γ foam abatement.
Guardia idraulica del digestore secondario è abbinata a un tonino di compenso. I tubi pescanti sono progettati in modo da permettere l'estrazione dei flocculi di batteri e l'estrazione di liquido più o meno ricco di sostanze solide, permettendo di conseguenza di regolare il tempo di permanenza e il grado di demolizione dei solidi. Hydraulic guard of the secondary digester is combined with a compensation ton. The dip tubes are designed in such a way as to allow the extraction of floccules of bacteria and the extraction of liquid more or less rich in solid substances, consequently allowing to regulate the residence time and the degree of demolition of the solids.
LINEA DI PROCESSO GENERALE GENERAL PROCESS LINE
Le biomasse e/o rifiuti digeribili vengono pesati dopo prelievo dalle trincee di stoccaggio e quindi triturati con uno speciale mulino a martelli ed immessi alla vasca di carico, primo reattore idrolitico aerobico, e qui addizionate di acqua e di digestato ricircolato al fine di portare i solidi totali alla concentrazione idonea alla migliore digestione. The biomass and / or digestible waste are weighed after being taken from the storage trenches and then shredded with a special hammer mill and placed in the loading tank, the first hydrolytic aerobic reactor, and here added with water and recirculated digestate in order to bring the total solids at the concentration suitable for the best digestion.
La vasca di alimentazione è caratterizzata dall’ avere una speciale pompa trituratrice ed un sistema di miscelazione con pompa volumetrica a portata variabile regolata da inverter supportato da miscelatori esterni a pale tipo mixer. Una pompa provvede tramite termostato ad inviare allo scambiatore di calore la miscela per mantenere una temperatura del reattore, alle migliori condizioni operative, compresa fra i 35 - 37 °C. The feed tank is characterized by having a special grinding pump and a mixing system with a volumetric pump with variable flow rate regulated by an inverter supported by external mixer-type paddle mixers. A pump uses a thermostat to send the mixture to the heat exchanger to maintain a reactor temperature, at the best operating conditions, between 35 - 37 ° C.
Da qui la miscela passa ai due reattori idrolitici anaerobici in cui si completa in perfetta anaerobiosi la demolizione delle strutture molecolari organiche. I due reattori sono due serbatoi che lavorano in parallelo e sono caratterizzati dall’avere un sistema di miscelazione con due pompe volumetriche in grado di lavorare indipendentemente su un singolo reattore o accoppiate per il raddoppio della portata in caso di particolari condizioni operative. Le mandate delle pompe sono collegate a particolari ugelli atti alla movimentazione del materiale all’intemo dei serbatoi, che quindi avviene senza presenza di organi meccanici di movimento. From here the mixture passes to the two anaerobic hydrolytic reactors in which the demolition of the organic molecular structures is completed in perfect anaerobiosis. The two reactors are two tanks that work in parallel and are characterized by having a mixing system with two volumetric pumps capable of working independently on a single reactor or coupled to double the flow rate in the event of particular operating conditions. The pump outlets are connected to particular nozzles suitable for handling the material inside the tanks, which therefore takes place without the presence of mechanical moving parts.
Sui reattori si attua un attento controllo della temperatura, in modo da garantire bassi tempi di generazione (Tg) per i batteri implicati nei diversi processi (Tg inferiore ai venti minuti per i batteri anaerobi facoltativi e inferiore ai quattro giorni per i batteri metanogeni) A careful temperature control is implemented on the reactors, in order to guarantee low generation times (Tg) for the bacteria involved in the different processes (Tg less than twenty minutes for facultative anaerobic bacteria and less than four days for methanogenic bacteria)
Un particolare dispositivo garantisce un'estrazione costante e proporzionale della massa interna ai diversi serbatoi. Detto dispositivo comprende una guardia idraulica e un prelievo a mezzo pompa su tre livelli controllato da due misuratori di pressione funzionanti in parallelo e collegati in modo tale da ottenere l'estrazione di liquido più o meno ricco di sostanze solide, permettendo di conseguenza di regolare il tempo di permanenza dei solidi e quindi il loro grado di demolizione. A particular device guarantees a constant and proportional extraction of the internal mass of the different tanks. Said device includes a hydraulic guard and a three-level pump withdrawal controlled by two pressure gauges operating in parallel and connected in such a way as to obtain the extraction of liquid more or less rich in solid substances, consequently allowing the regulation of the residence time of the solids and therefore their degree of demolition.
DESCRIZIONE DESCRIPTION
II presente trovato si inquadra nel settore tecnologico concernente la digestione delle biomasse. The present invention is part of the technological sector concerning the digestion of biomasses.
Tramite l'impiego di una serie di reattori opportunamente gestiti viene garantito un elevato rendimento in termini di produzione di biogas, con una percentuale di metano superiore al settanta per cento partendo da una vasta gamma di biomasse sia animali che vegetali oltre a rifiuti organici. Through the use of a series of appropriately managed reactors, a high efficiency is guaranteed in terms of biogas production, with a methane percentage higher than seventy percent starting from a wide range of both animal and vegetable biomasses as well as organic waste.
E' noto che la produzione di biogas da sostanza organiche si ottiene tramite reattori costituiti da recipienti stagni privi di ossigeno, ad opera di batteri anaerobi facoltativi e/ anaerobi stretti. It is known that the production of biogas from organic substances is obtained through reactors consisting of oxygen-free watertight vessels, by facultative anaerobic and / narrow anaerobic bacteria.
Tali reattori, chiamati digestori, sono costituiti da un sistema di ingresso delle sostanze organiche da fermentare, di un sistema di miscelazione, di un sistema di controllo dei parametri operativi (in particolare della temperatura) e di un sistema per l'uscita del gas prodotto e dei residui della digestione. In questi digestori si presentano particolari esigenze, diverse a seconda della fase in cui si trova il processo digestivo. These reactors, called digesters, consist of an inlet system for the organic substances to be fermented, a mixing system, a system for controlling the operating parameters (in particular the temperature) and a system for the output of the product gas. and digestion residues. In these digesters there are particular needs, different depending on the phase in which the digestive process is found.
La digestione anaerobica della sostanza organica è composta da fasi distinte, caratterizzate dall'attività di diversi ceppi microbici. The anaerobic digestion of organic matter is composed of distinct phases, characterized by the activity of different microbial strains.
FASE DI IDROLISI PHASE OF HYDROLYSIS
Questa fase è di determinante importanza ai fini di garantire ottimali rendimenti nelle fasi successive. This phase is of crucial importance in order to guarantee optimal returns in the subsequent phases.
La sostanza organica viene inizialmente idrolizzata, ovvero i composti vengono solubilizzati e portati in soluzione acquosa. The organic substance is initially hydrolyzed, i.e. the compounds are solubilized and brought to an aqueous solution.
Non tutte le sostanze organiche possono subire questo processo alcune infatti, come la lignina richiedono tempi superiori ai centottanta giorni per essere demolite. Altre, come la fibra dei tessuti vegetali, si riesce a demolire solo attraverso un attacco da parte di batteri acidogeni idrolizzanti. Not all organic substances can undergo this process, some in fact, such as lignin, require more than one hundred and eighty days to be demolished. Others, such as the fiber of plant tissues, can only be demolished through an attack by hydrolyzing acid-forming bacteria.
I grassi e gli oli si idrolizzano facilmente liberando glicerina e acidi grassi, allo stesso modo le proteine liberano ammoniaca e ammine, successivamente trasformate in acidi. Fats and oils hydrolyze easily, releasing glycerin and fatty acids, in the same way proteins release ammonia and amines, which are subsequently transformed into acids.
L’idrolisi avviene grazie all’ attacco di batteri aerobi e anaerobi facoltativi la presente invenzione sviluppa tecnologicamente l’idrolisi in due tempi la prima parte quella aerobica in vasca di carico sviluppando una notevole massa batterica che da aerobica si trasformerà in anaerobica facoltativa nella seconda idrolisi quella sviluppata nei due reattori che lavorano in parallelo. Nella fase di idrolisi le particolari condizioni di pH e temperatura consentono di avere tempi di generazione dei batteri (anaerobi facoltativi sviluppatisi inizialmente nella vasca di carico) inferiori ai venti minuti. The hydrolysis takes place thanks to the attack of aerobic and facultative anaerobic bacteria the present invention technologically develops the hydrolysis in two stages the first part the aerobic one in the loading tank developing a considerable bacterial mass which from aerobic will turn into optional anaerobic in the second hydrolysis that developed in the two reactors working in parallel. In the hydrolysis phase, the particular conditions of pH and temperature allow the generation of bacteria (optional anaerobes initially developed in the loading tank) to be less than twenty minutes.
FASE DI DEMOLIZIONE DEMOLITION PHASE
La seconda fase è quella di demolizione strutturale delle molecole organiche liberate dopo l'idrolisi, con produzione di acidi grassi volatili (Formico, Acetico, Propionico, Butirrico, Valerico e altri). Tutti i composti idrolizzati nella prima fase del processo vengono trasformati in acidi grassi volatili (AGV), questa fase avviene nei reattori d’idrolisi anaerobica o reattori di acidogenesi. The second phase is that of structural demolition of the organic molecules released after hydrolysis, with the production of volatile fatty acids (Formic, Acetic, Propionic, Butyric, Valeric and others). All the hydrolyzed compounds in the first phase of the process are transformed into volatile fatty acids (AGV), this phase takes place in anaerobic hydrolysis reactors or acidogenesis reactors.
Gli AGV rappresentano il substrato di crescita dei batteri metanigeni che, utilizzandoli, producono energia, protoplasma cellulare, anidride carbonica e metano. AGVs represent the growth substrate of methanogenic bacteria which, using them, produce energy, cell protoplasm, carbon dioxide and methane.
Il contenuto di metano e funzione della composizione degli acidi grassi volatili: con acidi a quattro e cinque atomi di carbonio il contenuto in metano aumenta di oltre il venti per cento rispetto a quello ottenibile con acidi a due o tre atomi di carbonio. La resa in produzione di biogas è strettamente vincolata al grado di demolizione della sostanza organica e quest'ultimo è funzione del rapporto substrato alimentare/popolazione batterica (sostanza organica/batteri) e dell'intimo contatto fra le due componenti il sistema. Per ottenere la massima produzione di biogas occorre che si verifichino le condizioni seguenti: The methane content depends on the composition of volatile fatty acids: with acids with four and five carbon atoms, the methane content increases by more than twenty percent compared to that obtainable with acids with two or three carbon atoms. The yield of biogas production is strictly linked to the degree of demolition of the organic substance and the latter is a function of the food substrate / bacterial population ratio (organic substance / bacteria) and the intimate contact between the two components of the system. To achieve maximum biogas production, the following conditions must be met:
idrolisi completa della sostanza posta nel sistema, complete hydrolysis of the substance placed in the system,
totale formazione di acidi grassi volatili; total formation of volatile fatty acids;
formazione di acidi ad elevato numero di atomi di carbonio; formation of acids with a high number of carbon atoms;
minimo rapporto fra substrato alimentato e popolazione; minimum ratio between fed substrate and population;
massimo carico batterico SSVKg/mc reattore; maximum bacterial load SSVKg / mc reactor;
massimo tempo di contatto fra sostanza da gassificare e batteri; maximum contact time between the substance to be gasified and bacteria;
valore di potenziale di ossidoriduzione inferiore a 500 milliVolt; redox potential value less than 500 milliVolts;
pH superiore a 6,5 nella fase di metanizzazione; pH higher than 6.5 in the methanization step;
giusto rapporto energetico ionico fra AGV e Alcalinità all'interno del sistema. right ionic energy ratio between AGV and Alkalinity within the system.
La tecnologia nota prevede la realizzazione di uno o più reattori funzionanti in serie o in parallelo, in cui avvengono contemporaneamente le fasi di idrolisi, acidificazione, idrogenazione e metanogenesi, con volumi dei reattori molto elevati per poter garantire un idoneo tempo di permanenza della biomassa da fermentare e una ridotta fuga attraverso l'effluente della biomassa microbica fermentante. The known technology provides for the realization of one or more reactors operating in series or in parallel, in which the phases of hydrolysis, acidification, hydrogenation and methanogenesis take place simultaneously, with very high reactor volumes in order to guarantee a suitable residence time of the biomass to be ferment and reduced escape through the effluent of the fermenting microbial biomass.
La miscelazione nota è ottenuta tramite miscelatori meccanici posti The known mixing is obtained through mechanical mixers placed
all'interno dei reattori; richiedono elevata potenza ma garantiscono ridotta forza miscelatrice. In alcuni casi la miscelazione è ottenuta tramite lance immerse nella fase liquida attraverso il ricircolo del biogas, dopo compressione attraverso diversi dispositivi. inside the reactors; they require high power but guarantee low mixing power. In some cases the mixing is obtained by means of lances immersed in the liquid phase through the recirculation of the biogas, after compression through different devices.
controllo della temperatura, normalmente mantenuta a valori di circa 36 gradi, è ottenuto attraverso scambiatori di calore interni costituiti da tubi posti sulle pareti in cui scorre il liquido riscaldante. La cessione del calore è ottenuta grazie alla circolazione del liquido contenuto nel reattore. L'efficacia di questo sistema è dubbia e non garantisce il mantenimento della temperatura ai valori desiderati data la ridotta circolazione del liquame all'interno del reattore e visto che il termometro preposto al controllo risente molto spesso dell'influenza del sistema riscaldante. temperature control, normally maintained at values of about 36 degrees, is obtained through internal heat exchangers consisting of tubes placed on the walls where the heating liquid flows. The transfer of heat is obtained thanks to the circulation of the liquid contained in the reactor. The effectiveness of this system is doubtful and does not guarantee the maintenance of the temperature at the desired values given the reduced circulation of the sewage inside the reactor and since the thermometer in charge of the control is very often affected by the influence of the heating system.
RECUPERO FLORA MICROBICA MICROBIAL FLORA RECOVERY
In tutti i tipi di reattori esistenti la flora microbica è contenuta all'interno del digestore attraverso diversi artifici, quali l'utilizzo di trappole o il ricircolo delle biomasse attraverso il pescaggio del materiale digerito e recuperato, previa degasazione. In all types of existing reactors, the microbial flora is contained inside the digester through various artifices, such as the use of traps or the recirculation of biomasses through the draft of the digested and recovered material, after degassing.
Questi sistemi di ricircolo, oltre a ricuperare la flora microbica, per effetto della dispersione delle biomasse ricuperano anche buona parte del digestato, rendendo impossibile un efficace mantenimento della carica microbica per unità di volume del digestore. These recirculation systems, in addition to recovering the microbial flora, also recover a large part of the digestate due to the dispersion of the biomasses, making it impossible to effectively maintain the microbial load per unit volume of the digester.
II prelievo indiscriminato della fase liquida comporta che nel liquido da ricircolare siano presenti frazione organica indigerita e massa microbica con composizione e percentuali uguali a quelle che si trovano normalmente all'interno del digestore, annullando di fatto l'effetto dell'aumento della carica microbica nella fase di digestione. The indiscriminate withdrawal of the liquid phase means that in the liquid to be recirculated there are present undigested organic fraction and microbial mass with composition and percentages equal to those normally found inside the digester, effectively nullifying the effect of the increase in the microbial load in the digestion phase.
Per l'estrazione delle sostanze fermentate sono noti dispositivi di vario tipo, funzionanti secondo tecniche diverse. Tali dispositivi di estrazione prevedono usualmente organi di prelievo disposti verticalmente e/o orizzontalmente sulla parete o sul fondo del recipiente di raccolta, all'intemo di tubazioni aperte superiormente e in comunicazione con la guardia idraulica in modo da regolare il livello del liquido all'interno del digestore. Sul fondo del serbatoio avviene la raccolta della coltura microbica e del digestato senza alcuna regolazione, in un rapporto che e sempre funzione della concentrazione dei due componenti; questo rende impossibile l'arricchimento della massa microbica a scapito della biomassa da digerire. Le soluzioni attualmente note consentono di estrarre sostanze accumulate in maniera uniforme in tutta la sezione trasversale del serbatoio, senza distinzione fra i vari componenti del sistema data la presenza di sostanze posizionate in modo del tutto casuale all'intemo del recipiente. Various types of devices are known for extracting fermented substances, operating according to different techniques. These extraction devices usually have withdrawal members arranged vertically and / or horizontally on the wall or on the bottom of the collection container, inside pipes open at the top and in communication with the hydraulic seal so as to regulate the level of the liquid inside. of the digester. At the bottom of the tank the collection of the microbial culture and the digestate takes place without any regulation, in a ratio that is always a function of the concentration of the two components; this makes it impossible to enrich the microbial mass at the expense of the biomass to be digested. Currently known solutions allow to extract accumulated substances in a uniform manner in the whole cross section of the tank, without distinction between the various components of the system due to the presence of substances positioned in a completely random way inside the container.
La soluzione proposta dalla presente invenzione, per effetto della bioflocculazione che favorisce la formazione di fiocchi e il galleggiamento della massa microbica sul digestato più pesante, consente di realizzare diverse velocità di caduta cosicché tali sostanze possano scendere in maniera sensibilmente regolare lungo il recipiente stesso, creando delle zone di accumulo e di prelievo abbastanza distinte. Si ha cosi una zona superficiale priva di solidi, una zona intermedia ricca di colture microbiche bioflocculate e una zona, sul fondo del digestore ricca di materiale indigerito. The solution proposed by the present invention, due to the effect of the bioflocculation which favors the formation of flakes and the floatation of the microbial mass on the heavier digestate, allows to achieve different falling speeds so that these substances can descend in a significantly regular way along the container itself, creating quite distinct areas of accumulation and withdrawal. Thus there is a surface area free of solids, an intermediate area rich in bioflocculated microbial cultures and an area on the bottom of the digester rich in undigested material.
Un sistema di prelievo a mezzo pompa su tre livelli posto all'esterno e/o all'interno, in abbinamento con la guardia idraulica, permette di attuare prelievi a quote differenziate consentendo il recupero in modo separato della fase liquida, contenente le colture microbiche e della fase contenente il digestato. A three-level pump-based sampling system placed outside and / or inside, in combination with the hydraulic guard, allows for the sampling at different levels, allowing the separate recovery of the liquid phase, containing the microbial cultures and of the phase containing the digestate.
Il presente impianto si caratterizza per alcuni particolari: This plant is characterized by some details:
utilizzo di una vasca di carico dove si avvia il processo di idrolisi grazie alla formazione e allo sviluppo di una notevole quantità per unità di carico di coltura microbica specifica; use of a loading tank where the hydrolysis process starts thanks to the formation and development of a considerable quantity per loading unit of specific microbial culture;
- utilizzo di due reattori biolitici in parallelo per il completamento dell’idrolisi e dell'acidificazione, con produzione di idrogeno e acidi grassi volatili, attraverso processi biologici sostenuti da un notevole carico di SSV anaerobi facoltativi con particolare tecnologia fermentativa; - use of two biolytic reactors in parallel for the completion of hydrolysis and acidification, with the production of hydrogen and volatile fatty acids, through biological processes supported by a significant load of optional anaerobic SSVs with particular fermentation technology;
sistema di miscelazione abbinato a una fine triturazione dei solidi, ad opera di un specifico mulino prima e di una pompa trituratrice a elevata portata e prevalenza. Una pompa volumetrica controllata da inverter provvede, inoltre, al ricircolo della massa all'interno del reattore attraverso particolari ugelli posti all'intemo di esso. L'intero contenuto del reattore viene ricircolato in meno di due ore e mezzo digestione anaerobica attuata in fasi separate mesofilia-termofilia, con sfruttamento di acidi grassi volatili a quattro e cinque atomi di carbonio in grado di assicurare una maggiore percentuale di metano nel biogas; mixing system combined with a fine grinding of the solids, by a specific first mill and a high capacity and head grinding pump. A volumetric pump controlled by an inverter also provides for the recirculation of the mass inside the reactor through special nozzles placed inside it. The entire content of the reactor is recirculated in less than two and a half hours anaerobic digestion carried out in separate mesophilic-thermophilic phases, with the exploitation of volatile fatty acids with four and five carbon atoms capable of ensuring a higher percentage of methane in the biogas;
bioflocculazione ottenuta nel digestore secondario. La formazione di fiocchi consistenti di batteri si ottiene grazie all'immissione di ridotti quantitativi di liquame predigerito e biomassa bruta idrolizzata; bioflocculation obtained in the secondary digester. The formation of consistent flakes of bacteria is obtained thanks to the introduction of reduced quantities of predigested sewage and hydrolyzed raw biomass;
l'impiego di un dispositivo selettivo particolare per la raccolta del digestato, da allontanare e dalla coltura microbica da ricircolare in digestione; the use of a particular selective device for the collection of the digestate, to be removed and from the microbial culture to be recirculated in digestion;
concentrazioni di batteri nei fanghi (Kg di batteri per metro cubo di reattore) superiore di circa tre - cinque volte rispetto a quella usualmente adoperata; concentrations of bacteria in the sludge (Kg of bacteria per cubic meter of reactor) about three to five times higher than that usually used;
un carico fango in grado di garantire un rendimento in gassificazione superiore di almeno il trenta per cento rispetto a quelli attualmente ottenuti; a sludge load capable of guaranteeing a gasification yield that is at least thirty percent higher than those currently obtained;
contenuto di sostanza secca in ingresso all'impianto superiore al quindici per cento. Questa concentrazione è maggiore del cinquanta per cento rispetto a quella normalmente utilizzata in digestione anaerobica a umido. content of dry matter entering the plant higher than fifteen percent. This concentration is fifty percent higher than that normally used in wet anaerobic digestion.
FUNZIONAMENTO IMPIANTO SYSTEM OPERATION
La biomassa, rappresentata da sostanza organica vegetate e/o animale a concentrazione del trentacinque per cento di sostanza secca, viene alimentata al mulino trituratore e quindi alla vasca di carico, reattore biolitico aerobico, unitamente all'acqua di processo e a una quota di digestato ricco di colture microbiche. The biomass, represented by vegetated and / or animal organic matter at a concentration of thirty-five percent of dry matter, is fed to the grinder mill and then to the loading tank, an aerobic biolytic reactor, together with the process water and a portion of rich digestate. of microbial cultures.
La biomassa è preparata nella vasca di carico ed una speciale pompa trituratrice alimenta i due reattori biolitici anaerobici d’idrolisi e acidificazione direttamente sull'aspirazione delle pompe miscelatrice al servizio dei reattori biolitici d'idrolisi anaerobici, portando la concentrazione della sostanza secca della miscela al quindici per cento, per effetto della diluizione ottenuta all'intemo della pompa stessa ad opera del liquido prelevato dai reattori. REATTORE BIOLITICO The biomass is prepared in the loading tank and a special grinding pump feeds the two anaerobic hydrolysis and acidification biolytic reactors directly on the suction of the mixing pumps serving the anaerobic biolytic hydrolysis reactors, bringing the concentration of the dry substance of the mixture to fifteen percent, due to the dilution obtained inside the pump itself by the liquid withdrawn from the reactors. BIOLITHIC REACTOR
Il reattore biolitico è costituito da due cilindri coibentati con diametro uguale all'altezza e con un tronco di cono come copertura e come basamento, funzionanti in parallelo, con costante miscelazione della massa al loro interno. Funzionano a temperatura compresa fra i quaranta e i cinquanta gradi, la correzione della temperatura avviene tramite termostati, che regolano un ricircolo nella fase in demolizione attraverso uno scambiatore di calore a fascio tubiera e un miscelatore caldo/freddo, il sistema di riscaldamento è esterno e utilizza uno o più scambiatori di calore, unitamente a miscelatori caldo/freddo contro lo choc termico delle colture microbiche. The biolithic reactor consists of two insulated cylinders with a diameter equal to the height and with a truncated cone as a cover and as a base, operating in parallel, with constant mixing of the mass inside them. They work at a temperature between forty and fifty degrees, the temperature correction takes place through thermostats, which regulate a recirculation in the demolition phase through a tube bundle heat exchanger and a hot / cold mixer, the heating system is external and uses one or more heat exchangers, together with hot / cold mixers against the thermal shock of microbial cultures.
Il materiale in uscita dal reattore di idrolisi contiene idrogeno e acidi grassi volatili oltre a una modesta quantità di sostanza organica non ancora demolita. The material leaving the hydrolysis reactor contains hydrogen and volatile fatty acids as well as a modest quantity of organic substance not yet demolished.
La pressione relativa del gas formato, contenente idrogeno, metano ed anidride carbonica, è inferiore a quattrocento millimetri di colonna di acqua. The relative pressure of the formed gas, containing hydrogen, methane and carbon dioxide, is less than four hundred millimeters of water column.
REATTORE DI METANIZZAZIONE METHANIZATION REACTOR
Π liquame dai due reattori biolitici passa al reattore anaerobico dove, grazie ai batteri idrogenionici e metanogeni, viene completata la produzione di biogas con contenuti in metano superiori al settanta per centro. The sewage from the two biolytic reactors passes to the anaerobic reactor where, thanks to the hydrogen ionic and methanogenic bacteria, the production of biogas with methane contents higher than seventy per center is completed.
Il digestore è costituito da uno cilindro coibentato, con altezza uguale al diametro con tronco di cono come copertura e come basamento. The digester consists of an insulated cylinder, with a height equal to the diameter with a truncated cone as a cover and as a base.
Nel digestore anaerobico la massa viene mantenuta in agitazione da una In the anaerobic digester the mass is kept stirred by one
pompa miscelatrice volumetrica comandata da inverter, in grado omogeneizzare la frazione organica grazie all 'impiego di particolari ugelli Venturi opportunamente posizionati sia sul fondo che in sommità del reattore. Sul tetto e collocato un tor antischiume sempre alimentato dalla pompa miscelatrice. Volumetric mixing pump controlled by inverter, able to homogenize the organic fraction thanks to the use of special Venturi nozzles suitably positioned both on the bottom and on the top of the reactor. On the roof there is an anti-foaming tor which is always fed by the mixing pump.
Il reattore ha temperatura compresa fra i quaranta e i quarantacinque gradi centigradi, potenziale di ossidoriduzione pari a circa -500 millivoltamperes, pH superiore a 6,5% e carico del fango (Kg di sostanza organica/ Kg di massa batterica) inferiore a 0,07. The reactor has a temperature between forty and forty-five degrees centigrade, redox potential equal to about -500 millivoltamperes, pH higher than 6.5% and sludge load (kg of organic substance / kg of bacterial mass) lower than 0.07 .
L'apparato per il riscaldamento è esterno e utilizza uno o più scambiatori di calore unitamente a miscelatori caldo/freddo contro lo choc termico delle colture microbiche, Il sistema è in grado di regolare l'equilibrio ionico fra AGV e alcalinità della fase liquida con lo svolgimento di metaboliti gassosi, garantendo la massima produzione di metano. L'anidride carbonica presente nel sistema ha effetto tampone sulla regolazione del pH, in questo modo viene utilizzata al massimo l'energia cinetica posseduta dagli elettroliti favorendo la gassificazione per le migliori condizioni operative e per il continuo allontanamento dal processo dei metaboliti che hanno azione inibente sulla cineti . The heating apparatus is external and uses one or more heat exchangers together with hot / cold mixers against the thermal shock of microbial cultures.The system is able to regulate the ionic balance between AGV and alkalinity of the liquid phase with the development of gaseous metabolites, ensuring maximum methane production. The carbon dioxide present in the system has a buffering effect on the pH regulation, in this way the kinetic energy possessed by the electrolytes is used to the maximum, favoring gasification for the best operating conditions and for the continuous removal from the process of the metabolites that have an inhibiting action on the kineti.
Detti reattori, presi nel loro complesso e/o singolarmente, possono essere impiegati non solo per processi di digestione anaerobica ma anche per altri tipi di fermentazioni, costituendo These reactors, taken as a whole and / or individually, can be used not only for anaerobic digestion processes but also for other types of fermentations, constituting
serbatoi che nella pratica risultano piuttosto vantaggiosi. tanks which in practice are rather advantageous.
In reattori di forma circolare o poligonale è noto l'impiego di particolari strutture essenziali per l'estrazione del digestato, ma tutti i dispositivi fino a oggi applicati non permettono una estrazione differenziata fra fase liquida In circular or polygonal reactors the use of particular essential structures for the extraction of the digestate is known, but all the devices applied up to now do not allow a differentiated extraction between the liquid phase
contenente fanghi biologici e digestato. containing biological sludge and digestate.
Per ottenere una buona separazione occorre far ricorso a sistemi esterni, in grado separare per centrifugazione o sedimentazione con ispessimento le varie fasi. To obtain a good separation it is necessary to resort to external systems, able to separate the various phases by centrifugation or sedimentation with thickening.
Questi dispositivi forniscono buoni risultati in termini di funzionamento, ma hanno struttura complessa e risultano onerosi nella conduzione e portano alla perdita di parte dell'attività batterica quando non sono sviluppati dopo degas azione e in ambiente strettamente anaerobico. These devices provide good results in terms of operation, but have a complex structure and are burdensome in conduction and lead to the loss of part of the bacterial activity when they are not developed after degassing and in a strictly anaerobic environment.
Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un impianto e una tecnologia che The purpose of the present invention is to realize a plant and a technology which
consenta di digerire biomasse a elevato contenuto di solidi, ottenendo il massimo rendimento energetico possibile sotto forma di metano. Il tutto avverrà in particolari reattori per la fermentazione anaerobica di sostanze organiche anche molto complesse, assicurando allows the digestion of biomass with a high solids content, obtaining the maximum possible energy yield in the form of methane. All this will take place in particular reactors for the anaerobic fermentation of even very complex organic substances, ensuring
continuità dei processi produttivi. continuity of production processes.
Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di proporre una serie di reattori dalle caratteristiche tecniche e funzionali ottimizzate per il processo di digestione anaerobica, ma realizzati mediante soluzioni tecniche semplici, di sicura funzionalità e affidabilità nonché caratterizzati da una versatilità di impiego. A further object of the present invention is to propose a series of reactors with technical and functional characteristics optimized for the anaerobic digestion process, but made by means of simple technical solutions, of sure functionality and reliability as well as characterized by a versatility of use.
Le caratteristiche dell'invenzione, non emergenti da quanto sopra specificato, sono evidenziate in seguito con particolare riferimento alle figure dei disegni allegati a titolo di esempio non limitativo The characteristics of the invention, not emerging from what is specified above, are highlighted below with particular reference to the figures of the attached drawings by way of non-limiting example
Fig. 1 Linea impianto di digestione anaerobica Fig. 1 Anaerobic digestion plant line
Fig.2 Vasca di alimentazione Fig. 2 Feed tank
Fig. 3 Ricircolo del liquame allo scambiatore di calore Fig. 3 Recirculation of the slurry to the heat exchanger
Fig.4 Ricircolo del digestato dal digestore secondario al digestore primario Fig. 4 Recirculation of the digestate from the secondary digester to the primary digester
Nelle figure ogni singolo dettaglio è contrassegnato come esegue. In the figures, every single detail is marked how it performs.
1 . Mulino trituratore 1. Shredder mill
2. vasca di alimentazione reattore d’idrolisi aerobico 2. aerobic hydrolysis reactor feeding tank
3. due serbatoi d'idrolisi e acidogenesi 3. two reservoirs of hydrolysis and acidogenesis
4. digestore primario 4. primary digester
5. scambiatore di calore 5. heat exchanger
6. digestore secondario con campana gasometrica 6. secondary digester with gasometric bell
7. vaso di spurgo 7. bleed tank
8. pompa miscelatrice 8. mixing pump
9. pompa alimentazioni delle varie fasi 9. pump feeds of the various phases
10 . pompa ricircolo idrolisi-scambiatore; pompa ricircolo digestore primarioscambiatore 10. hydrolysis-exchanger recirculation pump; primary digester recirculation pump exchanger
11 . pompa ricircolo digestato da secondario a idrolisi e primario 11. digestate recirculation pump from secondary to hydrolysis and primary
12. ugelli di miscelazione 12. mixing nozzles
13. tor abbatti schiuma 13. tor break down foam
14. sistema prelievo a tre livelli 14. three-level picking system
15. torrino di compenso. 15. compensation tower.
Claims (1)
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Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB360922A (en) * | 1929-08-15 | 1931-11-13 | Arthur Moses Buswell | Improvements in and relating to the treatment of cellulosic materials |
US6342378B1 (en) * | 1998-08-07 | 2002-01-29 | The Regents Of The University Of California | Biogasification of solid waste with an anaerobic-phased solids-digester system |
EP1473279A1 (en) * | 2003-04-30 | 2004-11-03 | Ziegelei Gasser GmbH-Srl | Apparatus and process for the anaerobic digestion of biomass and production of biogas |
WO2007075762A2 (en) * | 2005-12-16 | 2007-07-05 | The Regents Of The University Of California | Anaerobic phased solids digester for biogas production from organic solid wastes |
WO2009055793A1 (en) * | 2007-10-25 | 2009-04-30 | Landmark Structures I, Lp | System and method for anaerobic digestion of biomasses |
US20100021979A1 (en) * | 2008-06-25 | 2010-01-28 | Gemini Corporation | Apparatus and Process for Production of Biogas |
WO2010051622A1 (en) * | 2008-11-04 | 2010-05-14 | Clearford Industries Inc. | A primary treatment unit and system for maximising the amount of methane-containing biogas collected from sewage |
WO2011143667A2 (en) * | 2010-05-14 | 2011-11-17 | The Regents Of The University Of California | High rate anaerobic digester system and method |
WO2012011802A2 (en) * | 2010-07-19 | 2012-01-26 | Green Energy Technologies Cv | Device and method for the anaerobic digestion of organic material to biogas by means of micro-organisms |
-
2012
- 2012-03-14 IT IT000134A patent/ITBO20120134A1/en unknown
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB360922A (en) * | 1929-08-15 | 1931-11-13 | Arthur Moses Buswell | Improvements in and relating to the treatment of cellulosic materials |
US6342378B1 (en) * | 1998-08-07 | 2002-01-29 | The Regents Of The University Of California | Biogasification of solid waste with an anaerobic-phased solids-digester system |
EP1473279A1 (en) * | 2003-04-30 | 2004-11-03 | Ziegelei Gasser GmbH-Srl | Apparatus and process for the anaerobic digestion of biomass and production of biogas |
WO2007075762A2 (en) * | 2005-12-16 | 2007-07-05 | The Regents Of The University Of California | Anaerobic phased solids digester for biogas production from organic solid wastes |
WO2009055793A1 (en) * | 2007-10-25 | 2009-04-30 | Landmark Structures I, Lp | System and method for anaerobic digestion of biomasses |
US20100021979A1 (en) * | 2008-06-25 | 2010-01-28 | Gemini Corporation | Apparatus and Process for Production of Biogas |
WO2010051622A1 (en) * | 2008-11-04 | 2010-05-14 | Clearford Industries Inc. | A primary treatment unit and system for maximising the amount of methane-containing biogas collected from sewage |
WO2011143667A2 (en) * | 2010-05-14 | 2011-11-17 | The Regents Of The University Of California | High rate anaerobic digester system and method |
WO2012011802A2 (en) * | 2010-07-19 | 2012-01-26 | Green Energy Technologies Cv | Device and method for the anaerobic digestion of organic material to biogas by means of micro-organisms |
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