LV14431B - Ierīce bioūdeņraža un biometāna ražošanai no organiskās vielas - Google Patents

Description

IZGUDROJUMA APRAKSTS

Izgudrojums attiecas uz biogazes ražošanas iekārtām.

Tradicionālais biogazes ražošanas bioreaktors ir pilnas sajaukšanas bioreaktors, kur dažādu grupu mikroorganismi tiek samaisīti. To optimālas darbības vide un apstākļi ir ļoti atšķirīgi. Tā piemēram CH4 producējošie stingrie anaerobi iet bojā O₂ klātbūtnē, bet tik bieži iemaisīti zonā kur O₂ vēl ir. Skābes veidojošie mikroorganismi darbojas skābā vidē, bet CH4 producējošie optimāli 7.0 - 7.4. Šādā bioreaktorā nevar arī nodrošināt augstu biomasas konversiju un to, ka biomasa tajā uzturas nepieciešamo laiku. Bieži nepilnīgi izrūgusi biomasa tiek izvadīta no bioreaktora. Lai nepieļautu lielu gāzes zaudējumu, daudzas firmas turpina pārraudzēšanu 2 bioreaktorā — pēcfermentācijas reaktorā [ www.biogas-nord.com;www.planet-biogas.com]. Tas ievērojami sadārdzina ražotnes būvniecību.

Izgudrojuma mērķis ir biogāzes ražošanas palielināšana un kvalitātes uzlabošanaaugstāka bioūdeņraža un biometāna ieguve. Mērķis tiek sasniegts nodalot dažādos anaerobās fermentācijas mikroorganismus un izveidojot tiem labāku dzīves vidi.

Patentējamā ierīce ir izveidota tā, ka četru galveno grupu mikroorganismi tiek nodalīti četrās sekcijās, kuras izveidotas vadoties no atšķirīgo mikroorganismu dzīves cikla un vairošanās ātruma. Katrai grupai tiek radīti optimāli apstākļi. CH4 producēšanas sekcijā vēl papildus tiek uzstādīta ierice mikroorganismu immobilizācijai, lai pēc iespējas vairāk tās paliktu bioreaktorā un netiktu izvadītas reizē ar digestātu. Pirmajās divās sekcijās bioķīmisko procesu rezultātā tiek producēts H₂. Katalizējot reakcijas tā ieguvumu var ievērojami palielināt. Ari CH4 raža ievērojami palielinātos, jo mikroorganismiem radīti optimāli apstākļi. Procesi notiks ātrāk, biokonversija dziļāka un tas dos ievērojamu ekonomisko efektu.

Patentējamās ierīces būtību paskaidro rasējumi Fig.l.

Ierice enerģijas resursu bioūdeņraža un biometāna ražošanai no organiskās vielas sastāv no bioreaktora tvertnes 19 ar apšuvumu 11, kura sadalīta četrās sekcijās (1,2,3,4). Tvertni hermētiski noslēdz vāks 13. Tā ir aprīkota ar temperatūras nodrošināšanas sistēmu 20 un pārklāta ar siltumizolāciju 16. Izejviela (biomasa) tiek iepildīta pa cauruli 15 pirmajā sekcijā un samaisīta ar 2. sekcijā esošo biomasu. Šajās sekcijās notiek hidrolizē un skābju veidošanās. Galvenās gāzes, kas izdalās ir CO₂, O2, N?, H₂. Otrā sekcija savienota ar trešo sekciju un tur notiek skābju veidošanās un īpaši etiķskābes veidošanās. Iepildot svaigo biomasas devu tāds pats daudzums ieplūst

4. sekcijā, kur etiķskābi izmanto CH4 producējošās baktērijas. Tā kā to darbība ir lēnāka tad telpa plašāka un vide tām optimāla. Katrā sekcijā ir pH sensori un ievadi 17, t° sensori- ievadi 18 un iespēja paņemt substrātu paraugus analīzēm. No katras sekcijas ir gāzes izvads 5. Katrā sekcijā ir maisītāji (lāpstiņas 14, piedziņas 6, piedziņas stiprinājums 10). Maisītāji nodrošina svaigā un esošā substrāta sajaukšanos. Maisīšana un temperatūras uzturēšana notiek automātiskajā režīmā ar automātikas ierīču stenda 9 palīdzību, bet to var darbināt arī manuāli ar ierīci 8. Ari digestāts tiek izvadīts no 4 sekcijas automātiski, kad iepilda jaunu biomasu, pa izvadu 12. Temperatūras režīmu var iestatīt ar ierīci 7.

Patentējamas ierīces priekšrocības:

• galvenās mikroorganismu grupas ir daļēji norobežotas un tām ir dzīvei atbilstoši apstākļi. Piemēram ceturtā sekcijā, kur pārsvarā stingri anaerobie metanogēni, ir pilnīgi izslēgta substrātā skābekļa iekļūšana, bet tradicionālajā reaktorā pēc katras svaigas biomasas porcijas iepildīšanas notiek skābekļa saskare ar šiem mikroorganismiem un tad tie iet bojā.

• svaigā biomasa iziet secīgi caur visām sekcijām, kur mikroorganismi to apstrādā un biokonversijas pakāpe ir augstāka un gāze tiek saražota vairāk.

• ir iespējas ievadīt fermentus vai citus procesa katalizatorus vajadzīgajā sekcijā un mikroelementus tieši tām mikroorganismu grupām, kam tie nepieciešami. Tas dod šo vielu ekonomiju un iespēju ātrāk panākt optimālu procesu.

Claims (3)

1. Pretenzijas

   1. Ierīce bioūdeņraža un biometāna ražošanai no organiskās vielas atšķiras ar to, ka tiek izveidotas četras sekcijas, kuru izmēri ir atbilstoši katrā sekcijā pārsvarā mītošo mikroorganismu vairošanās ātrumam.
2. 2. Ierīce pēc punkta 1 atšķiras ar to, ka svaigā biomasa pakāpeniski iziet cauri visām sekcijām, kur mikroorganismi to apstrādā.
3. 3. Ierīce pēc punkta 1 atšķiras ar to, ka ir iespēja ievadīt vajadzīgajā sekcijā procesa katalizatorus un tieši tām mikroorganismu grupām kam tie nepieciešami.