MD4130C1 - Instalaţie pentru epurarea biogazului - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la utilajul pentru epurarea biogazului şi poate fi utilizată pentru epurarea metanului, utilizat în calitate de combustibil pentru obţinerea energiei calorice şi electrice, alimentarea transportului auto sau în calitate de combustibil alternativ.Instalaţia pentru epurarea biogazului constă dintr-un dispozitiv pentru epurarea continuă a biogazului şi un bazin (8) pentru creşterea microalgelor şi/sau plantelor acvatice. Dispozitivul include un recipient ermetic (1) cu racorduri de introducere a biogazului (2) şi de evacuare a biogazului epurat (5), dotat cu un barbotor (3), un bloc de uscare a biogazului (4), o conductă (16) de evacuare a apei recirculate, un injector (10) şi un distribuitor (9). Bazinul (8) este dotat cu un sistem de distribuţie (19) a apei recirculate, un filtru (7) dotat cu o conductă de ocolire (13), un dispozitiv cu raclete (20), un drenaj (21) pentru evacuarea microalgelor şi/sau plantelor acvatice, lămpi lumina zilei (22) cu fotosenzor (23) şi un sistem de conectare-deconectare automată (24) a lor. Instalaţia de asemenea este dotată cu un dozator al amestecului nutritiv (17), o conductă de apă (18) şi o pompă (6). Distribuitorul (9), injectorul (10) şi conducta de ocolire (13) sunt dotate cu ventile electromagnetice (11, 12, 14), puse în funcţiune de un bloc de comandă (26).

Description

Invenţia se referă la utilajul pentru epurarea biogazului şi poate fi utilizată pentru epurarea metanului, utilizat în calitate de combustibil pentru obţinerea energiei calorice şi electrice, alimentarea transportului auto sau în calitate de combustibil alternativ.

Cea mai apropiată după esenţa tehnică şi rezultatul declarat este instalaţia compusă dintr-un rezervor de separare dotat cu un sistem de alimentare cu biogaz, care este dotat cu un barbotor, un ştuţ de evacuare a biometanului curăţat, o pompă injector pentru dispersia lichidului şi o secţie de uscare a gazului cu casete schimbabile încorporate cu material hidroabsorbant [1]. În instalaţie biogazul sub presiune proprie este barbotat printr-o soluţie de var Ca(OH)2 şi este epurat de bioxid de carbon prin absorbţie şi prin eliminare în volumul de soluţie a carbonatului de calciu CaCO3 care se precipită. Însă această instalaţie este dificilă în exploatare şi necesită operaţii periodice de introducere a noilor doze de reactiv şi de evacuare a produsului de reacţie - carbonatul de calciu greu utilizabil.

Problema tehnică pe care o rezolvă prezenta invenţie constă în simplificarea construcţiei instalaţiei şi a condiţiilor de exploatare datorită continuităţii procesului de epurare a biogazului.

Problema se soluţionează prin aceea că instalaţia pentru epurarea biogazului constă dintr-un dispozitiv pentru epurarea continuă a biogazului şi un bazin pentru creşterea microalgelor şi/sau plantelor acvatice, totodată dispozitivul include un recipient ermetic cu racorduri de introducere a biogazului şi de evacuare a biogazului epurat, dotat cu un barbotor, un bloc de uscare a biogazului cu casete schimbabile încorporate din material hidroabsorbant, o conductă de evacuare a apei recirculate, un injector, amplasat în partea superioară a recipientului şi un distribuitor, instalat în partea de fund a lui, iar bazinul este dotat cu un sistem de distribuţie a apei recirculate, un filtru, un dispozitiv cu raclete, un drenaj pentru evacuarea microalgelor şi/sau plantelor acvatice, lămpi lumina zilei cu fotosenzor şi un sistem de conectare-deconectare automată a lor; instalaţia de asemenea este dotată cu un dozator al amestecului nutritiv şi cu o conductă de apă, unite printr-o conductă cu conducta de evacuare a apei, cu o pompă, conectată la intrare la filtrul bazinului, la ieşire la distribuitor, la injector şi la o conductă de ocolire de circuit invers pentru spălarea filtrului; distribuitorul, injectorul şi conducta de ocolire sunt dotate cu ventile electromagnetice, puse în funcţiune de un bloc de comandă. În blocul de uscare cu casete schimbabile încorporate în calitate de material hidroabsorbant se utilizează diatomit.

Rezultatul tehnic al invenţiei constă în simplificarea construcţiei instalaţiei şi îmbunătăţirea calităţilor ei operaţionale datorită posibilităţii funcţionării ei pe termen lung în regim de dirijare complet automatizată, precum şi a condiţiilor de epurare în proces continuu a biogazului de bioxid de carbon şi alte impurităţi conţinute în el la viteze mici de alimentare. În calitate de hidroabsorbant al bioxidului de carbon serveşte apa recirculată permanent în instalaţie, în care solubilitatea la temperatura normală constituie 1174 ml/l, şi care fiind îmbogăţită este redirecţionată pentru creşterea microalgelor folosite în calitate de adaos proteic furajer, concomitent are loc transformarea CO2 în O2 în procesul de fotosinteză: 1 kg de microalge crescute generează 2 kg de oxigen gazos, care se elimină în atmosferă. Prin aceasta se reduce emisia de bioxid de carbon tehnogen în atmosferă, iar biometanul epurat poate fi utilizat mai eficient în calitate de sursă de energie termică şi electrică.

Datorită prezenţei lămpilor cu lumină de zi, care pot fi alimentate de un cogenerator, ce funcţionează pe gaz-metanul produs în bioreactorul anaerob, procesul de creştere a microalgelor poate avea loc şi în timpul nopţii, ceea ce majorează capacitatea de obţinere a biomasei verzi şi utilizarea ei în calitate de adaos furajer. În calitate de microalge şi plante acvatice care se adaugă în furaj se utilizează Spirulina platentis şi/sau Lemna, Chlorella pyrenvodosa cu conţinut de 60...80% proteine şi alte microelemente.

Pentru dezvoltarea mai accelerată a microalgelor şi a plantelor acvatice se pot introduce în apa recirculată elemente nutritive - azot şi fosfor, cum ar fi îngrăşămintele sub formă de soluţie diluată de aminofosfor.

În figură este prezentată schematic instalaţia propusă.

Instalaţia pentru epurarea biogazului constă dintr-un dispozitiv pentru epurarea continuă a biogazului şi un bazin 8 pentru creşterea microalgelor şi/sau plantelor acvatice. Dispozitivul include un recipient ermetic 1 cu racorduri de introducere a biogazului 2 şi de evacuare a biogazului epurat 5, dotat cu un barbotor 3, un bloc de uscare a biogazului 4, o conductă 16 de evacuare a apei recirculate, un injector 10 şi un distribuitor 9. În recipientul ermetic 1 este amplasat un locaş 15 pentru evacuarea apei recirculate prin conducta 16. Dispozitivul este dotat cu un manometru electromagnetic 25. Bazinul 8 este dotat cu un sistem de distribuţie 19 a apei recirculate, un filtru 7 dotat cu o conductă de ocolire 13, un dispozitiv cu raclete 20, un drenaj 21 pentru evacuarea microalgelor şi/sau plantelor acvatice, lămpi lumina zilei 22 cu fotosenzor 23 şi un sistem de conectare-deconectare automată 24 a lor. Instalaţia de asemenea este dotată cu un dozator al amestecului nutritiv 17, o conductă de apă 18 şi o pompă 6. Pompă 6 este conectată la intrarea în filtrul 7 instalat în bazinul 8 pentru creşterea microalgelor, iar la ieşire este conectată cu distribuitorul 9 şi injectorul 10. Distribuitorul 9, injectorul 10 şi conducta de ocolire 13 sunt dotate cu ventile electromagnetice 11, 12, 14, puse în funcţiune de un bloc de comandă 26.

Instalaţia funcţionează în felul următor.

Iniţial, în bazin 8 se toarnă apă până la nivelul fixat prin conducta de apă 18 cu ventilul deschis, concomitent prin dozatorul 17 cu ventilul deschis se introduce cantitatea necesară de soluţie nutritivă. Apoi se conectează pompa 6, care ajustează volumul apei în recipient 1 până la nivelul supracurent peste locaş 15. După aceasta ambele ventile se închid şi apa din bazin se saturează cu sporii microalgelor tip spirulina, clorela şi se menţine o perioadă de timp pentru dezvoltarea şi acumularea algelor până la o cantitate optimă. În continuare prin deschiderea racordului 2 se alimentează cu biogaz recipientul 1, se pune în funcţiune pompa 6 şi apa filtrată de microalge prin filtrul 7 din bazin 8 se refulează în distribuitor 9, injector 10 şi, respectiv, în recipient 1 până la atingerea nivelului maxim în el, care este limitat de înălţimea locaşului 15, asigurându-se astfel recircularea apei în instalaţie. Biogazul admis prin racord 2 este distribuit prin barbotor 3 în apa în care este solubilizat CO2 din componenţa biogazului, saturând apa recirculată. În continuare apa gravitaţional se reîntoarce prin sistemul de distribuţie 19 în bazin 8. De rând cu bioxidul de carbon, în apă se solubilizează şi microcantităţile de hidrogen sulfurat, care se conţin în biogaz. Datorită acestui fapt se creează condiţii de viabilitate a microalgelor în mediul cu conţinut ridicat de bioxid de carbon, concomitent cantităţile mici de componenţi ai sulfului absorbit de apă de asemenea sunt asimilate de microalge, ca urmare a proceselor biochimice îl transformă în ioni de SO4 2-.

În condiţii de fotosinteză la lumina zilei se asigură dezvoltarea microalgelor care continuă şi în timpul nopţii datorită iluminării artificiale cu lămpile 22, care sunt conectate şi deconectate în mod automat de către sistemul electric 24 cu fotosenzor 23.

Biometanul epurat, care practic nu este solubil în apă, se acumulează deasupra suprafeţei apei în recipient 1 şi prin blocul de uscare a biogazului 4 şi racord 5 se evacuează în flux continuu spre utilizare.

Pe măsura acumulării masei critice de microalge în bazin 8 este inclus dispozitivul cu raclete 20 pentru eliminarea microalgelor în drenaj 21, unde acestea sunt deshidratate şi apoi evacuate şi utilizate în calitate de adaos furajer.

În cazul înfundării filtrului 7 din bazin 8, presiunea apei recirculate, fixată de manometrul electromagnetic 25, cade. Procesul de curăţare a acestui filtru poate fi uşor automatizat după indicaţiile căderii presiunii apei recirculate de către manometru 25. Imediat cum presiunea apei cade, cu ajutorul blocului de dirijare are loc închiderea pe o durată scurtă de 1...2 min a ventilelor 11 şi 12 şi deschiderea ventilului electromagnetic 14, apa, fiind direcţionată în sens invers prin conducta de ocolire 13 spre filtrul 7 din bazin 8, produce periodic curăţarea acestuia. Apoi, de asemenea în mod automat, se produce comutarea ventilelor 11, 12, 14 în sens invers pentru reluarea recirculării apei în recipient 1 şi continuarea procesului de epurare a biogazului.

În acest sens se asigură simplificarea construcţiei instalaţiei şi a condiţiilor de funcţionare a ei asigurându-se continuitatea procesului de epurare a biogazului.

1. MD 105 Z 2009.11.30

Claims (2)

1. Instalaţie pentru epurarea biogazului, care constă dintr-un dispozitiv pentru epurarea continuă a biogazului şi un bazin pentru creşterea microalgelor şi/sau plantelor acvatice, totodată dispozitivul include un recipient ermetic cu racorduri de introducere a biogazului şi de evacuare a biogazului epurat, dotat cu un barbotor, un bloc de uscare a biogazului cu casete schimbabile încorporate din material hidroabsorbant, o conductă de evacuare a apei recirculate, un injector, amplasat în partea superioară a recipientului şi un distribuitor, instalat în partea de fund a lui, iar bazinul este dotat cu un sistem de distribuţie a apei recirculate, un filtru, un dispozitiv cu raclete, un drenaj pentru evacuarea microalgelor şi/sau plantelor acvatice, lămpi lumina zilei cu fotosenzor şi un sistem de conectare-deconectare automată a lor; instalaţia de asemenea este dotată cu un dozator al amestecului nutritiv şi cu o conductă de apă, unite printr-o conductă cu conducta de evacuare a apei, cu o pompă, conectată la intrare la filtrul bazinului, la ieşire la distribuitor, la injector şi la o conductă de ocolire de circuit invers pentru spălarea filtrului; distribuitorul, injectorul şi conducta de ocolire sunt dotate cu ventile electromagnetice, puse în funcţiune de un bloc de comandă.

2. Instalaţie, conform revendicării 1, în care în blocul de uscare cu casete schimbabile încorporate în calitate de material hidroabsorbant se utilizează diatomit.