MD4289C1 - Procedeu de obţinere a biogazului - Google Patents
Procedeu de obţinere a biogazului Download PDFInfo
- Publication number
- MD4289C1 MD4289C1 MDA20130058A MD20130058A MD4289C1 MD 4289 C1 MD4289 C1 MD 4289C1 MD A20130058 A MDA20130058 A MD A20130058A MD 20130058 A MD20130058 A MD 20130058A MD 4289 C1 MD4289 C1 MD 4289C1
- Authority
- MD
- Moldova
- Prior art keywords
- sclareol
- biogas
- biomass
- fermentation
- raw material
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 30
- XVULBTBTFGYVRC-HHUCQEJWSA-N sclareol Chemical compound CC1(C)CCC[C@]2(C)[C@@H](CC[C@](O)(C)C=C)[C@](C)(O)CC[C@H]21 XVULBTBTFGYVRC-HHUCQEJWSA-N 0.000 claims abstract description 77
- XVULBTBTFGYVRC-UHFFFAOYSA-N Episclareol Natural products CC1(C)CCCC2(C)C(CCC(O)(C)C=C)C(C)(O)CCC21 XVULBTBTFGYVRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 39
- LAEIZWJAQRGPDA-UHFFFAOYSA-N Manoyloxid Natural products CC1(C)CCCC2(C)C3CC=C(C)OC3(C)CCC21 LAEIZWJAQRGPDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 39
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 claims abstract description 34
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims abstract description 20
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 claims abstract description 19
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 claims abstract description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 claims abstract description 7
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 claims description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 8
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 8
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 7
- 244000182022 Salvia sclarea Species 0.000 claims description 4
- 235000002911 Salvia sclarea Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000001691 salvia sclarea Substances 0.000 claims description 4
- 239000000341 volatile oil Substances 0.000 claims description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 abstract 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 8
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 7
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 230000003851 biochemical process Effects 0.000 description 6
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 235000002020 sage Nutrition 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 3
- 239000002154 agricultural waste Substances 0.000 description 3
- 229940088623 biologically active substance Drugs 0.000 description 3
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 3
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 2
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 101710088194 Dehydrogenase Proteins 0.000 description 1
- 108020005199 Dehydrogenases Proteins 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000698 Formate Dehydrogenases Proteins 0.000 description 1
- 230000005526 G1 to G0 transition Effects 0.000 description 1
- 108010020056 Hydrogenase Proteins 0.000 description 1
- 108090000854 Oxidoreductases Proteins 0.000 description 1
- 102000004316 Oxidoreductases Human genes 0.000 description 1
- 108091007187 Reductases Proteins 0.000 description 1
- 241001072909 Salvia Species 0.000 description 1
- 229910001347 Stellite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002790 anti-mutagenic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000005842 biochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002715 bioenergetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000031018 biological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- AHICWQREWHDHHF-UHFFFAOYSA-N chromium;cobalt;iron;manganese;methane;molybdenum;nickel;silicon;tungsten Chemical compound C.[Si].[Cr].[Mn].[Fe].[Co].[Ni].[Mo].[W] AHICWQREWHDHHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013065 commercial product Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000006266 etherification reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000000696 methanogenic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 1
- 239000010908 plant waste Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 150000008442 polyphenolic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 235000013824 polyphenols Nutrition 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229940112950 sage extract Drugs 0.000 description 1
- 235000020752 sage extract Nutrition 0.000 description 1
- 229930000044 secondary metabolite Natural products 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Landscapes
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Invenţia se referă la bioenergetică, şi anume la un procedeu de obţinere a biogazului.Procedeul, conform invenţiei, include fermentarea anaerobă în condiţii mezofile a biomasei ce conţine un substrat organic cu adaos de bălegar de vite mari cornute, cu obţinerea biogazului, totodată în calitate de substrat organic se utilizează borhotul rezultat de la distilarea alcoolului etilic. În borhot se introduce materie primă vegetală cu conţinut de sclareol sau un produs al prelucrării acesteia cu conţinut de sclareol, în cantitate ce asigură 5…10 mg/dm3 de sclareol pur, biomasa este supusă omogenizării hidrodinamice cavitaţionale, iar fermentarea se efectuează la temperatura de 33±2 °C timp de 2…4 zile.Rezultatul constă în majorarea eficacităţii fermentării anaerobe, cu asigurarea majorării cantităţii de metan în biogazul obţinut, precum şi accelerarea procesului de fermentare.
Description
Invenţia se referă la bioenergetică, şi anume la un procedeu de obţinere a biogazului.
Invenţia poate fi utilizată pentru generarea energiei termice şi electrice, pentru alimentarea motoarelor cu ardere internă ale automobilelor, pentru termoficare, precum şi în calitate de materie primă în procesele de sinteză chimică.
Este cunoscut procedeul de obţinere a biogazului, care include omogenizarea prealabilă a deşeurilor agricole. Omogenizarea deşeurilor se efectuează periodic într-un spaţiu închis cu introducerea lor dozată în loturi mici pentru separare, în procesul separării deşeurilor în componente o parte a fracţiunii lichide se îndreaptă prin scurgere pentru utilizarea separată, iar înainte de introducerea componentelor biodegradabile ale deşeurilor în rezervorul de producere a biogazului în compoziţia acestora se adaugă substanţa organică solidă formând în totalitate masa de fermentare [1].
Acest proces este complicat, se realizează în mai multe faze şi necesită un volum mare de muncă.
Cel mai apropiat după esenţa tehnică şi rezultatul atins este procedeul de obţinere a biogazului, care include fermentarea anaerobă cu surplus de nămol activ şi adaosul la acesta a bălegarului vitelor mari cornute [2].
Şi acest procedeu nu este efectiv şi este dependent de ciclul lung de fermentare.
Sarcina soluţionată de prezenta invenţie constă în ridicarea eficacităţii fermentării anaerobe a deşeurilor agricole şi ale industriei de prelucrare cu asigurarea măririi cantităţii de metan în biogazul obţinut şi accelerarea procesului de fermentare.
Esenţa procedeului propus de obţinere a biogazului constă în fermentarea anaerobă în condiţii mezofile a biomasei ce conţine un substrat organic cu adaos de bălegar de vite mari cornute, cu obţinerea biogazului, totodată în calitate de substrat organic se utilizează borhotul rezultat de la distilarea alcoolului etilic, totodată în borhot se introduce materie primă vegetală cu conţinut de sclareol sau un produs al prelucrării acesteia cu conţinut de sclareol, în cantitate ce asigură 5…10 mg/dm3 de sclareol pur, biomasa este supusă omogenizării hidrodinamice cavitaţionale, iar fermentarea se efectuează la temperatura de 33±2 °C timp de 2…4 zile.
În calitate de materie primă vegetală cu conţinut de sclareol se utilizează deşeul de la extragerea uleiului eteric din Salvia sclarea L, care conţine până la 3% de sclareol rezidual.
În calitate de produs al prelucrării materiei prime vegetale cu conţinut de sclareol se utilizează concretul, care conţine până la 30% de sclareol.
Conform procedeului, raportul dintre borhot şi bălegar este respectiv de 1: (0,3…0,5).
Omogenizarea hidrodinamică cavitaţională a biomasei se efectuează până la dispersarea în particule mai mici de 0,03…0,05 mm.
Rezultatul constă în majorarea eficacităţii fermentării anaerobe, cu asigurarea majorării cantităţii de metan în biogazul obţinut, precum şi accelerarea procesului de fermentare.
Cavitaţia hidrodinamică asigură omogenizarea şi amestecarea sedimentului de particule suspendate până la starea coloidal-lichidă. Sub impactul cavitaţiei direcţionate şi dirijate în materia biologică se rup legăturile complicate ale fibrelor organice la nivel molecular (lignina, celuloza, părţi de seminţe, rămăşiţele nedigerate ale hranei vitelor mari cornute, părţi ale plantei salvia). În consecinţa acestui proces, se măreşte gradul de dispersie a materiei prime biologice, particulele acesteia micşorându-se până la 0,03…0,05 mm şi mai mici. Astfel pentru toate tulpinile de bacterii participante la formarea biogazului le este mai lejer procesul de degradare a materiilor biologice la toate fazele, dat fiind că structura compactă a acestora este distrusă şi corespunzător se măreşte suprafaţa de acoperire a materiei biologice cu bacterii.
Totodată, cele mai importante rezultate pozitive la introducerea în biomasă a stimulentului fermentării din clasa substanţelor biologic active - sclareolul, şi tratarea cavitaţional-destructivă a materiei biologice până la introducerea în bioreactor se referă la următorii indicatori:
－ mărirea gradului de mărunţire şi dispersare atât a materiei prime, cât şi a adaosului vegetal de salvie cu conţinut de sclareol contribuie la înmulţirea particulelor puternic dispersate la suprafaţa de interacţiune a masei biologice cu microorganismele în bioreactor, ceea ce duce la intensificarea producerii biogazului;
- aceste două procese concomitente cu acţiune intensificatoare asupra fermentării microbiologice, şi anume omogenizarea biomasei şi stimularea cu substanţă biologic activă se completează unul pe altul manifestând efect sinergic, fapt care ridică şi mai mult eficacitatea procesului de fermentare şi emisia de gaz în raport cu acţiunea separată a fiecărui proces;
- în procesul destrucţiei biomasei din materiile celulare şi subcelulare se eliberează mai intensiv substanţele stimulente, biologic active, şi enzimele naturale, care sunt catalizatori biologici ai fermentării biomasei. În definitiv acest efect conduce la creşterea volumului de biogaz produs şi a conţinutului de metan în acesta;
- datorită prezenţei microadaosurilor de substanţă biologic activă şi măririi gradului de dispersie a biomasei, aspecte care intensifică procesele fermentării anaerobe, concomitent se reduce timpul de fermentare a biomasei. În consecinţă apare posibilitatea reducerii dimensiunilor bioreactoarelor, fapt care presupune economii importante de cheltuieli pentru construcţiile capitale;
- omogenizarea suspensiei măreşte esenţial procesele schimbului şi transferului de masă în spaţiul bioreactorului, fapt care stabilizează procesele biologice, previne spumarea şi flotarea segmentelor vegetale în partea superioară a bioreactorului. Toate acestea reduc probabilitatea formării zonelor stagnante în bioreactor şi ridică eficacitatea utilizării întregului spaţiu de lucru al bioreactorului, corespunzător şi eficacitatea totală a procesului biochimic;
- datorită majorării conţinutului procentual al metanului în biogaz, care se apropie de conţinutul acestuia în gazul natural, creşte capacitatea calorică a gazului în cuptoarele de ardere sau la combustia gazului în instalaţiile de cogenerare a energiilor electrică şi termică.
Prelucrarea materiei prime cu conţinut de sclareol se efectuează în câteva stadii. La prima dintre acestea, la uzinele etero-oleaginoase, prin antrenarea cu vapori de apă se izolează uleiul volatil din Salvia sclarea, conţinutul căruia în flori şi frunze constituie până la 3%. În acest proces sclareolul rămâne în reziduul vegetal care se acumulează la uzinele de prelucrare în calitate de deşeu, totodată fiind şi o materie primă accesibilă pentru utilizarea în tehnologia biogazului.
Ulterior reziduul vegetal de salvie poate servi ca materie primă pentru obţinerea sclareolului prin extragere cu eter de petrol la fabricile de parfumerie. Produsul intermediar al acestei procesări este un extract de salvie - produs comercial numit concret, care conţine cca 30% sclareol. Pentru utilizarea în procesele biochimice metanogene concretul se dizolvă în etanol şi se dozează în cantităţile preconizate.
Izolarea sclareolului în condiţii industriale din concret se efectuează conform unei scheme cu multe faze, care include separarea sclareolului cu alcool etilic, îndepărtarea prin extragere cu acetonă a celorlalţi compuşi secundari şi recristalizarea produsului din etanol. Schema include multe operaţiuni auxiliare, procesul este îndelungat şi se caracterizează printr-un consum mare de solvenţi.
Astfel, utilizarea sclareolului pur extras în procesele biochimice ale fermentării anaerobe pentru obţinerea biogazului deşi posibilă, este costisitoare. De aceea pentru tehnologia biogazului este economic mai avantajoasă utilizarea reziduurilor vegetale sau semiproduselor intermediare cu conţinut de sclareol de la procesarea salviei. Datorită tratării hidrodinamice cavitaţionale a particulelor vegetale se asigură un astfel de grad de dispersie şi o stare de omogenitate, în care sclareolul din materia vegetală acţionează asupra activităţii vitale a microorganismelor şi manifestă efect de stimulare asupra procesului de fermentare practic cu eficienţă identică sclareolului pur.
Urmare a acestui efect, utilizarea deşeurilor care se formează la uzinele etero-oleaginoase după extragerea uleiului volatil din salvie, în condiţiile omogenizării cavitaţionale practic este comparabilă cu eficienţa sclareolului pur. Această abordare exclude cheltuielile de exploatare şi volumul de muncă pentru purificarea fină a sclareolului, fapt care reduce cheltuielile la utilizarea compusului menţionat în tehnologia obţinerii biochimice a biogazului.
Acţiunea sclareolului, ca substanţă biologic activă, de stimulare a proceselor biochimice este în legătură cu particularităţile şi proprietăţile grupelor funcţionale din structura chimică a moleculelor acestuia (fig. 1), care influenţează asupra celulelor microorganismelor accelerând dezvoltarea lor. Acţiunea de intensificare a procesului de fermentare anaerobă a substratului organic se pune pe seama proprietăţilor antioxidante, antihipoxante şi antimutagene, care reduc oxidarea peroxidică a lipidelor, împiedică deteriorarea membranelor celulare ale microorganismelor şi contribuie la stabilizarea lor. Mecanismul proceselor energetice ale metanogenezei, care decurg în reacţiile biochimice este destul de complex, însă momentele principiale sunt stabilite. Astfel obţinerea energiei, cel puţin în cazul oxidării Н2 şi procesului, conjugat cu acesta, de reducere a СО2, este în dependenţă de funcţionarea sistemului de transportare a electronilor, care include reductaze şi dihidrogenaze ca transportori ai electronilor în procesele biochimice. În special, în calitate de dehidrogenaze au fost identificate hidrogenaza şi formiatdehidrogenaza.
Un rol anumit în intensificarea acestor procese îl au microadaosurile de sclareol ca substanţă biologic activă. Acestea ridică activitatea dehidrogenazei, reduc faza latentă, activează înmulţirea exponenţială a asociaţiei de microbi şi reduc substanţial faza staţionară a dezvoltării acesteia. În legătură cu aceasta, utilizarea microadaosurilor de ingrediente cu conţinut de sclareol contribuie la stimularea proceselor biochimice ale metanogenezei şi la majorarea cantităţii de metan din biogaz, ceea ce permite utilizarea mai efectivă şi rapidă a deşeurilor agroindustriale cu obţinerea biogazului ca sursă alternativă de energie.
Băligarul de vite mari cornute conţine, în medie, apă - 53%, azot - 0,56%, fosfor - 0,33%, potasiu - 0,65%. Substanţa organică constituie, în medie, 17,3%. Corespunzător, o tonă de asemenea băligar conţine, calculat la masa uscată, 5,6 kg de azot, 3,3 kg de fosfor, 6,5 kg de potasiu. Biomasa de băligar conţine microorganisme cu potenţial biochimic mare şi, suplimentar, produse ale digestiei incomplete a hranei vegetale (celuloză, lignină, ş. a.), care similar părţilor de seminţe din borhotul postalcoolic necesită, în cazul proceselor de obţinere a biogazului, dispersare mecanică pentru o asimilare mai deplină a biomasei de către microorganisme.
Procesul omogenizării hidrodinamice se poate realiza utilizând cavitatoare industriale de tipul ”Tornado” sau alte instalaţii, care funcţionează pe principiul trecerii amestecului printr-un orificiu inelar, cu o deschizătură îngustă de intrare şi o deschizătură de ieşire cu mult mai largă. Căderea de presiune impusă de asemenea soluţie constructivă provoacă cavitaţia, dat fiind că lichidul tinde spre un spaţiu mai mare. Tot în acest scop este posibilă aplicarea agitatoarelor - cavitator cu dispozitive rotative de agitare instalate în rezervoare imobilizate. Procedeul poate fi dirijat cu dispozitive hidraulice care controlează dimensiunea orificiului de intrare, ceea ce permite ajustarea procesului pentru funcţionarea în diferite medii.
Partea exterioară a supapelor de agitare, pe care bulele cavitaţionale se deplasează în contrasens pentru a provoca o explozie internă (implozie), este supusă unei presiuni enorme, de aceea se execută din materiale dure sau supradure, spre exemplu din oţel inoxidabil sau stelit. Astfel de instalaţii cavitaţionale suportă condiţiile de limită ale cavitaţiei şi pot dispersa şi omogeniza particulele mecanice care conţin celuloză, pot distruge polimeri, polifenoli, mărind accesibilitatea lor pentru fermentarea microbiologică. Instalaţiile se disting prin simplitatea construcţiei, lejeritatea montării, chiar şi în sisteme aflate în funcţiune, de asemenea dispun de o resursă mare de exploatare dat fiind lipsa de elemente dinamice şi electrice. Funcţionarea lor se caracterizează prin universalitatea aplicării în raport cu materia iniţială. Utilizarea tehnologiei hidrodinamice cavitaţionale pentru omogenizarea destructivă în instalaţiile de biogaz se deosebeşte prin productivitate mare şi nu necesită cheltuieli mari.
În schema tehnologică, complexul de utilaje a instalaţiei de obţinere a biogazului, destructorul de biomasă poate fi instalat între rezervorul de acumulare prealabilă a biomasei şi bioreactor (fermentator). Prin intermediul unui utilaj de pompare biomasa se transmite în spaţiul de lucru al destructorului. De asemenea este posibilă circularea ciclică şi omogenizarea concomitentă a biomasei direct în capacitatea de acumulare prealabilă.
Astfel, se asigură atingerea scopurilor preconizate, destinate accelerării procesului de fermentare în cazul fermentării anaerobe a deşeurilor agricole şi ale industriei de prelucrare şi majorarea eficienţei din contul sporirii cantităţii de biogaz şi a conţinutului de metan în compoziţia acestuia.
Exemplu de realizare
Borhotul de la distilarea alcoolului s-a amestecat cu bălegar de vite mari cornute (VMC) în proporţie de volum 1: 0,3 şi cu deşeurile vegetale de la extracţia florilor şi frunzelor uscate de Salvia sclarea cu un conţinut de sclareol de 2,35% în cantitate de 10 mg/L, raportat la sclareolul pur. Ulterior s-a omogenizat suspensia cu cavitatorul hidrodinamic până la un grad mediu de dispersare, de 0,03 mm, a particulelor suspendate în faza lichidă. Gradul de dispersie s-a determinat cu microscopul optic. Conţinutul de sclareol ca principiu activ stimulent în adaosul de deşeu vegetal de salvie introdus în amestecul de fermentare a fost determinat gravimetric prin extragerea cu eter de petrol şi purificarea cu solvenţi. Amestecul omogenizat obţinut a fost supus fermentării anaerobe în condiţii termofile la 33±2°С într-un bioreactor termostat, cu volumul util de 3 dm3. Valoarea iniţială CCO a borhotului a fost de 18500 mgO2/L. Viteza medie pe zi de emisie a biogazului, cantitatea specifică a acestuia calculată la 1,0 kg CCO eliminat, conţinutul de metan în biogaz după fermentarea anaerobă s-au determinat în anumite intervale de timp.
În paralel, în regim identic, s-a efectuat experimentul în condiţiile celei mai apropiate soluţii. Datele obţinute au fost introduse în tabel.
Eficacitatea introducerii microadaosului cu conţinut de sclareol asupra procesului de fermentare anaerobă a amestecului ”borhot postalcoolic + băligar de VMC”
Tabel
№ exp. Condiţiile fermentării anaerobe Eficacitatea fermentării anaerobe Durata fermentării anaerobe a amestecului, zile Cantitatea de microadaos recalculată în sclareol, mg/L Raportul de volum (V) Viteza de emisie a biogazului, dm3/zi Cantitatea specifică de biogaz, m3/kg CCO Conţinutul de СН4 în biogaz, % Conform condiţiilor propuse 1 1 10 borhot:băligar 1:0,3 1,8 0,62 83 2 2 3,0 0,65 85 3 3 3,84 0,66 86,5 4 4 3,55 0,63 86 Conform condiţiilor celei mai apropiate soluţii 5 1 Lipsă nămol:băligar 1:0,5 0.88 0,48 57 6 2 2,3 0,5 59 7 3 2,96 0,51 60 8 4 2,76 0,49 58
Conform datelor obţinute, viteza de emisie a biogazului în condiţiile propuse este de 1,3 ori mai mare faţă de condiţiile celei mai apropiate soluţii, iar emisia specifică de biogaz a crescut cu 30%. În acelaşi timp, conţinutul metanului în biogaz a crescut cu aproape 25%. Aceste rezultate caracterizează eficacitatea ridicată a procedeului propus de obţinere a biogazului.
1. RU 2463761 C1 2012.10.20
2. MD 619 G2 1996.11.30
Claims (5)
1. Procedeu de obţinere a biogazului, care include fermentarea anaerobă în condiţii mezofile a biomasei ce conţine un substrat organic cu adaos de bălegar de vite mari cornute, cu obţinerea biogazului, caracterizat prin aceea că în calitate de substrat organic se utilizează borhotul rezultat de la distilarea alcoolului etilic, totodată în borhot se introduce materie primă vegetală cu conţinut de sclareol sau un produs al prelucrării acesteia cu conţinut de sclareol, în cantitate ce asigură 5…10 mg/dm3 de sclareol pur, biomasa este supusă omogenizării hidrodinamice cavitaţionale, iar fermentarea se efectuează la temperatura de 33±2 °C timp de 2…4 zile.
2. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că în calitate de materie primă vegetală cu conţinut de sclareol se utilizează deşeul de la extragerea uleiului eteric din Salvia sclarea, care conţine până la 3% de sclareol rezidual.
3. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că în calitate de produs al prelucrării materiei prime vegetale cu conţinut de sclareol se utilizează concretul, care conţine până la 30% de sclareol.
4. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că raportul dintre borhot şi bălegar este respectiv de 1: (0,3…0,5).
5. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că omogenizarea hidrodinamică cavitaţională a biomasei se efectuează până la dispersarea în particule mai mici de 0,03…0,05 mm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| MDA20130058A MD4289C1 (ro) | 2013-08-17 | 2013-08-17 | Procedeu de obţinere a biogazului |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| MDA20130058A MD4289C1 (ro) | 2013-08-17 | 2013-08-17 | Procedeu de obţinere a biogazului |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| MD4289B1 MD4289B1 (ro) | 2014-06-30 |
| MD4289C1 true MD4289C1 (ro) | 2015-01-31 |
Family
ID=51022554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| MDA20130058A MD4289C1 (ro) | 2013-08-17 | 2013-08-17 | Procedeu de obţinere a biogazului |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| MD (1) | MD4289C1 (ro) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD4362C1 (ro) * | 2014-03-04 | 2016-03-31 | Государственный Университет Молд0 | Procedeu de obţinere a biohidrogenului şi biometanului |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD20150010A2 (ro) * | 2015-01-29 | 2016-07-31 | Государственный Университет Молд0 | Procedeu de obţinere anaerobă a biogazului |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD619G2 (ro) * | 1995-07-07 | 1997-07-31 | Государственный Университет Молд0 | Procedeu de obţinere a biogazului |
| EP0974643A1 (de) * | 1998-07-16 | 2000-01-26 | Innovative Umwelttechnik Gesellschaft m.b.H | Verfahren und Vorrichtung zum biologischen anaeroben Abbau von organischen Abfällen unter Bildung von Biogas |
| RU2315721C1 (ru) * | 2006-04-03 | 2008-01-27 | Виктор Валентинович Мохов | Способ анаэробной переработки органических отходов и установка для его осуществления |
| RU2351552C1 (ru) * | 2007-06-18 | 2009-04-10 | Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова Казанского научного центра РАН (ИОФХ им. А.Е. Арбузова КазНЦ РАН) | Средство для увеличения выхода биогаза |
| MD188Z (ro) * | 2009-11-23 | 2010-11-30 | Государственный Университет Молд0 | Procedeu de tratare biochimică a deşeurilor vinicole |
| RU2463761C1 (ru) * | 2011-04-06 | 2012-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Инженерный центр "Прогресс" | Способ производства биогаза из сельскохозяйственных отходов и биогазовая установка для его осуществления |
| MD4189C1 (ro) * | 2011-07-15 | 2013-07-31 | Государственный Университет Молд0 | Procedeu de fermentare anaerobă a deşeurilor organice lichide |
| MD4217C1 (ro) * | 2012-01-23 | 2013-11-30 | Государственный Университет Молд0 | Procedeu de obţinere anaerobă a biohidrogenului din deşeuri organice |
-
2013
- 2013-08-17 MD MDA20130058A patent/MD4289C1/ro not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD619G2 (ro) * | 1995-07-07 | 1997-07-31 | Государственный Университет Молд0 | Procedeu de obţinere a biogazului |
| EP0974643A1 (de) * | 1998-07-16 | 2000-01-26 | Innovative Umwelttechnik Gesellschaft m.b.H | Verfahren und Vorrichtung zum biologischen anaeroben Abbau von organischen Abfällen unter Bildung von Biogas |
| RU2315721C1 (ru) * | 2006-04-03 | 2008-01-27 | Виктор Валентинович Мохов | Способ анаэробной переработки органических отходов и установка для его осуществления |
| RU2351552C1 (ru) * | 2007-06-18 | 2009-04-10 | Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова Казанского научного центра РАН (ИОФХ им. А.Е. Арбузова КазНЦ РАН) | Средство для увеличения выхода биогаза |
| MD188Z (ro) * | 2009-11-23 | 2010-11-30 | Государственный Университет Молд0 | Procedeu de tratare biochimică a deşeurilor vinicole |
| RU2463761C1 (ru) * | 2011-04-06 | 2012-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Инженерный центр "Прогресс" | Способ производства биогаза из сельскохозяйственных отходов и биогазовая установка для его осуществления |
| MD4189C1 (ro) * | 2011-07-15 | 2013-07-31 | Государственный Университет Молд0 | Procedeu de fermentare anaerobă a deşeurilor organice lichide |
| MD4217C1 (ro) * | 2012-01-23 | 2013-11-30 | Государственный Университет Молд0 | Procedeu de obţinere anaerobă a biohidrogenului din deşeuri organice |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD4362C1 (ro) * | 2014-03-04 | 2016-03-31 | Государственный Университет Молд0 | Procedeu de obţinere a biohidrogenului şi biometanului |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| MD4289B1 (ro) | 2014-06-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Olsson et al. | Co-digestion of cultivated microalgae and sewage sludge from municipal waste water treatment | |
| Barua et al. | Biogas production from water hyacinth in a novel anaerobic digester: a continuous study | |
| Li et al. | Solid-state anaerobic digestion for methane production from organic waste | |
| Zhi et al. | Antibiotic residues may stimulate or suppress methane yield and microbial activity during high-solid anaerobic digestion | |
| Yadav et al. | Combined fungal and bacterial pretreatment of wheat and pearl millet straw for biogas production–A study from batch to continuous stirred tank reactors | |
| Nguyen et al. | Dry semi-continuous anaerobic digestion of food waste in the mesophilic and thermophilic modes: New aspects of sustainable management and energy recovery in South Korea | |
| Chen et al. | Value‐added bioconversion of biomass by solid‐state fermentation | |
| Sompong et al. | Thermophilic anaerobic co-digestion of oil palm empty fruit bunches with palm oil mill effluent for efficient biogas production | |
| Ajeej et al. | An overview of bio augmentation of methane by anaerobic co-digestion of municipal sludge along with microalgae and waste paper | |
| Sahil et al. | Biomass pretreatment, bioprocessing and reactor design for biohydrogen production: a review | |
| Wang et al. | Anaerobic co-digestion of corn stover and wastewater from hydrothermal carbonation | |
| Suksong et al. | Thermophilic solid-state anaerobic digestion of solid waste residues from palm oil mill industry for biogas production | |
| Selvakumar et al. | Thermo-sonic assisted enzymatic pre-treatment of sludge biomass as potential feedstock for oleaginous yeast cultivation to produce biodiesel | |
| Yin et al. | Medium-chain carboxylates production by co-fermentation of sewage sludge and macroalgae | |
| Li et al. | Effects of liquid fraction of digestate recirculation on system performance and microbial community structure during serial anaerobic digestion of completely stirred tank reactors for corn stover | |
| Rashvanlou et al. | The influence of combined low-strength ultrasonics and micro-aerobic pretreatment process on methane generation and sludge digestion: Lipase enzyme, microbial activation, and energy yield | |
| Zhang et al. | Influencing mechanism of high solid concentration on anaerobic mono-digestion of sewage sludge without agitation | |
| Zheng et al. | Improving the anaerobic digestion of switchgrass via cofermentation of rumen microorganisms (rumen bacteria, protozoa, and fungi) and a biogas slurry | |
| Kuruti et al. | Generation of bioethanol and VFA through anaerobic acidogenic fermentation route with press mud obtained from sugar mill as a feedstock | |
| Khuntia et al. | Review on solid-state anaerobic digestion of lignocellulosic biomass and organic solid waste | |
| Xu et al. | Hydrogen generation performance from Taihu algae and food waste by anaerobic codigestion | |
| Fang | Biogas production from food-processing industrial wastes by anaerobic digestion | |
| Dennis | Effect of inoculums on biogas yield | |
| Ounsaneha et al. | Biogas production by co‐digestion of municipal wastewater and food waste: Performance in semi‐continuous and continuous operation | |
| Khan et al. | Effect of rice winery wastewater as a co-substrate to enhance anaerobic digestion of molasses for methane production |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG4A | Patent for invention issued | ||
| KA4A | Patent for invention lapsed due to non-payment of fees (with right of restoration) | ||
| MM4A | Patent for invention definitely lapsed due to non-payment of fees |