NL2021457B1 - Werkwijze en inrichting voor biologische droging - Google Patents

Werkwijze en inrichting voor biologische droging Download PDF

Info

Publication number
NL2021457B1
NL2021457B1 NL2021457A NL2021457A NL2021457B1 NL 2021457 B1 NL2021457 B1 NL 2021457B1 NL 2021457 A NL2021457 A NL 2021457A NL 2021457 A NL2021457 A NL 2021457A NL 2021457 B1 NL2021457 B1 NL 2021457B1
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
reactor space
air
reactor
inlet
residual material
Prior art date
Application number
NL2021457A
Other languages
English (en)
Inventor
Henricus Horstink Franciscus
Original Assignee
Fhp Beheer B V
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fhp Beheer B V filed Critical Fhp Beheer B V
Priority to NL2021457A priority Critical patent/NL2021457B1/nl
Priority to PCT/NL2019/050523 priority patent/WO2020032799A1/en
Application granted granted Critical
Publication of NL2021457B1 publication Critical patent/NL2021457B1/nl

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26DRYING
    • F26BDRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/02Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air
    • F26B3/14Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the materials or objects to be dried being moved by gravity
    • F26B3/16Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the materials or objects to be dried being moved by gravity in a counter-flow of the gas or vapour
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/12Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
    • C02F11/13Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening by heating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26DRYING
    • F26BDRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B17/00Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement
    • F26B17/12Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement with movement performed solely by gravity, i.e. the material moving through a substantially vertical drying enclosure, e.g. shaft
    • F26B17/14Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement with movement performed solely by gravity, i.e. the material moving through a substantially vertical drying enclosure, e.g. shaft the materials moving through a counter-current of gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26DRYING
    • F26BDRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/02Circulating air or gases in closed cycles, e.g. wholly within the drying enclosure
    • F26B21/04Circulating air or gases in closed cycles, e.g. wholly within the drying enclosure partly outside the drying enclosure
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/12Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
    • C02F11/16Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening using drying or composting beds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/22Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from the processing of animals, e.g. poultry, fish, or parts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M47/00Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
    • C12M47/14Drying
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M47/00Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
    • C12M47/20Heating or cooling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26DRYING
    • F26BDRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B2200/00Drying processes and machines for solid materials characterised by the specific requirements of the drying good
    • F26B2200/02Biomass, e.g. waste vegetative matter, straw

Abstract

Bij een werkwijze en inrichting voor het biologisch drogen van een organische reststof, wordt de reststof in een reactorruimte (100) gevoerd en aan een microbieel afbraakproces onderworpen. De reststof wordt in een eerste richting door de reactorruimte gevoerd terwijl gelijktijdig een geforceerde luchtstroom in een aan de eerste richting tegengestelde tweede richting door de reactorruimte wordt gevoerd. De geforceerde luchtstroom wordt daarbij tussen een luchtinlaat (20) van de reactorruimte en een productinlaat (105) van de reactorruimte ten dele, in het bijzonder grotendeels, afgevangen en via een dampuitlaat (22) uit de reactorruimte uitgelaten. Hierdoor wordt vocht aan de reststof onttrokken en kan de reststof in een althans ten dele gedroogde vorm aan een productuitlaat (110) van de reactorruimte worden afgenomen.

Description

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het biologisch drogen van een organische reststof, waarbij: de reststof in een reactorruimte wordt gevoerd; de reststof aan een microbieel afbraakproces wordt onderworpen; water aan de reststof wordt onttrokken; en de reststof in een althans ten dele gedroogde vorm aan een productuitlaat van de reactorruimte wordt afgenomen.
De uitvinding heeft tevens betrekking op een inrichting voor het biologisch drogen van een organische uitgangsmassa omvattende een procesreactor met een reactorruimte en met een productinlaat voor het ontvangen van de uitgangsstof aan of nabij een top van de reactorruimte, welke reactorruimte aan een van de productinlaat afgewende bodemzijde uitmondt in een productuitlaat alwaar althans ten dele gedroogde organische massa afneembaar is.
Voor wat betreft het daarbij toegepaste uitgangsmateriaal gaat het om een biologisch afbreekbare organische massa, die als reststof overblijft uit een afvalstroom van een industrieel of agrarisch productieproces. De stoffen zullen vaak afvalstoffen of dierlijke meststoffen zijn, maar hoeven niet per definitie van biologische oorsprong te zijn. Deze stoffen hebben als overeenkomst een hoog vochtgehalte waardoor de stoffen meestal ook biologisch instabiel en infectueus zijn (rotting, ziektekiemen). Door (biologische) droging kan in een dergelijk geval een belangrijke massareductie van de reststof worden bereikt alsmede een biologische stabilisatie.
De onderhavige uitvinding ziet met name op een werkwijze en inrichting voor biologische droging van uitgangsmateriaal, hierna ook wel kortweg aangeduid als biodroging. Concreet kan het daarbij in het bijzonder gaan om een verwerking van:
Ontwaterde varkensmest (ruw of vergist)
Ontwaterd waterzuiveringsslib, industrieel of communaal (ruw of vergist)
Ontwaterd digestaat van overige (vloeibare) vergisting
Biologisch afbreekbare organische afvalstoffen uit de chemische industrie Slachtbijproducten en -afval
Daarnaast kunnen vloeibare biologische afvalstoffen als toeslagstof in combinatie met ander materiaal wordt gedroogd.
-2Van oudsher vindt industriële biodroging in de vorm van compostering plaats in grote gecentraliseerde installaties (inrichtingen). Het is niet gekomen tot de ontwikkeling van kleinere installaties voor de industrie. De ontwikkeling van decentrale installaties voor biologische droging is tot nu toe beperkt gebleven tot agrarische toepassingen in de intensieve veeteelt. Het gaat dan vooral om de compostering van dierlijke mest in een roterende trommel. De trommel is bedoeld voor het beluchten, homogeniseren en een intern transport van het te verwerken materiaal. De bij het proces vrijkomende waterdamp wordt door overblazing met veel lucht afgevoerd. Deze systemen vereisen echter porositeit (structuur) in het uitgangsmateriaal voor een adequate zuurstofvoorziening. Dit systeem is daardoor slechts voor bepaalde mestsoorten toepasbaar, zoals pluimveemest en koemest.
Met de onderhavige uitvinding wordt onder meer beoogd te voorzien in een werkwijze en inrichting voor biologische droging die breder inzetbaar zijn, energetisch zuinig zijn en zich, naast voor een gecentraliseerde grootschalige toepassing, met name ook lenen voor relatief kleinschalige decentrale toepassingen.
Om het beoogde doel te bereiken heeft een werkwijze van de in de aanhef beschreven soort volgens de uitvinding als kenmerk dat de reststof gedurende het proces in een eerste richting door de reactorruimte wordt verplaatst, dat gelijktijdig een geforceerde luchtstroom in een aan de eerste richting tegengestelde tweede richting door de reactorruimte wordt gevoerd, en dat de luchtstroom tussen een luchtinlaat en een productinlaat ten dele uit de reactorruimte wordt uitgelaten. Een inrichting van de hiervoor beschreven soort heeft daartoe volgens de uitvinding als kenmerk dat de reactorruimte aan de bodemzijde een luchtinlaat omvat, dat de reactorruimte is voorzien van ventilatormiddelen voor het onderhouden en naar de luchtinlaat leiden van een geforceerde luchtstroom en dat de reactorruimte tussen de luchtinlaat en de productinlaat evacuatiemiddelen omvat voor het afvangen en via een dampuitlaat evacueren van een deel van de luchtstroom.
Bij de uitvinding gaat het daarbij om een microbieel omzettingsproces onder invloed van micro-organismen. Deze micro-organismen kunnen alleen opgelost substraat (monomeren) via hun celwand opnemen. Vast (gepolymeriseerd) substraat dient hiertoe eerst te worden gehydrolyseerd, dat wil zeggen het worden afgebroken onder invloed van water. De hydrolyse geschiedt enzymatisch en/of thermisch. Indien zuurstof in toereikende mate aanwezig is, wordt
-3het opgelost substraat door de biomassa ingezet voor groei en metabolisme. Deze twee processen, dat wil zeggen groei en metabolisme, gaan hand in hand. De hoeveelheid biomassa neemt toe door groei onder gelijktijdige en proportionele productie van warmte. Uiteindelijk wordt een deel van de organische uitgangsstof biologisch omgezet (verbrand) tot kooldioxide en water.
In een conventioneel composteerproces is na enkele dagen de initiële hoeveelheid opgelost substraat verbruikt en gaat het proces een evenwichtsfase in. Vanaf dat moment is de hydrolyse de snelheidsbepalende factor van de omzetting en warmteproductie; wat wordt gehydrolyseerd, wordt meteen verbruikt. De temperatuur is een belangrijke factor in de hydrolysesnelheid en dus in de omzettingssnelheid van de biomassa.
De onderhavige uitvinding is gebaseerd op een tegenstroom van lucht door een zich verplaatsende biomassa. Hierdoor ontwikkelen zich onderscheidenlijke zones in de biomassa, waarbij aan een uitgang vooral een omzetting van organische stof in kooldioxide en water plaatsvindt onder productie van warmte en aan een ingang van de reactor een zone in de biomassa vooral door hydrolyse van grotere organische moleculen (polymeren) wordt gekenmerkt die dient als voorfase voor de latere omzetting.
Door de luchtstroom geforceerd in tegengestelde richting door de massa te leiden wordt de gegenereerde warmte afgevoerd en stroomopwaarts in de biomassa geleid waar de hydrolyse plaatsvindt. Dit leidt tot een belangrijke temperatuurverhoging van dit proces en daarmee tot een belangrijke toename van de hydrolysesnelheid. Een tweede aspect van hydrolyse bij hogere temperatuur is dat ook moeilijker afbreekbare substraten zullen worden gehydrolyseerd. Naast een toename van de hydrolysesnelheid, komt er aldus ook méér energie beschikbaar in de latere omzettingsfase. Al met al kan aldus een bijzonder snelle en efficiënte hydrolysatie worden bereikt zonder noodzaak van een externe warmtebron. Een balans van de warmteproductie (conversie) en de warmteafvoer (hoeveelheid doorgeblazen lucht) bepaalt de temperatuur.
Tegelijkertijd zal deze warme luchtstroom althans nagenoeg verzadigd zijn met waterdamp die in de omzettingszone wordt geproduceerd zal worden onttrokken aan de biomassa. Tussen de luchtinlaat en de productinlaat, wordt deze warme luchtstroom (zijdelings) ten dele, in het
-4bijzonder grotendeels, uitgelaten via een daartoe voorziene dampuitlaat, en daarmee van de biomassa afgescheiden. Deze onttrekking van vocht leidt tot de beoogde droging van het uitgangsmateriaal en daarmee tot een belangrijke massareductie daarvan. Een resterend deel van de toegevoerde lucht stroomt door de hydrolysezone en zorgt daar voor een afdoende beluchting van de biomassa. Het materiaal dat voorin de reactor wordt toegevoerd zal door condensatie van deze hete verzadigde lucht snel opwarmen en vervolgens door biologische activering bij een beperkte luchtkoeling verder opwarmen.
Vertaald naar conventionele compostering voorziet de onderhavige uitvinding in een thermisch versterkte hydrolyse als voorbewerking met een hogere energieopbrengst als gevolg, bij gelijk reactorvolume en gelijke reactietijd, en dus een hogere capaciteit per kubieke meter reactorvolume. Door de verticale opstelling van de omzettingsreactor vergt de inrichting volgens de uitvinding qua plaatsruimte bovendien een relatief gering oppervlak en wordt slim gebruik gemaakt van uitzakking van de biomassa onder invloed van de zwaartekracht. De gestage productstroom door de reactorruimte vergt daardoor slechts een invoer en een afvoer. Deze wordt bij voorkeur stapsgewijs uitgevoerd.
De hete en met waterdamp verzadigde lucht die zijdelings wordt uitgelaten, zorgt voor de daadwerkelijke ontwatering en dus droging van de reactormassa. Buiten de reactorruimte kan de lucht relatief eenvoudig worden gedroogd door de waterdamp te laten condenseren. De daarbij vrijkomende warmte kan worden benut voor een voorverwarming de lucht die in de reactor wordt gevoerd. In de praktijk is gebleken dat reeds een gering deel van de totale luchtstroom toereikend is om de hydrolysezone van voldoende zuurstof te voorzien en daarin de beoogde omgevingstemperatuur te vestigen. Een bijzondere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding heeft dan ook als kenmerk dat de luchtstroom tussen de luchtinlaat en de productinlaat voor het merendeel, namelijk voor circa 70%-90%, in het bijzonder voor rond 80%, wordt uitgelaten. Evenals de afgetakte luchtstroom is ook de doorgaande luchtstroom warm en verzadigd met waterdamp, die werd opgenomen uit de omzettingszone. In de koelere hydrolysezone zal daarom condensatie plaatsvinden en de daarbij vrijkomende condensatiewarmte levert een extra bijdrage aan de beoogde relatief hoge omgevingstemperatuur in de hydrolysezone.
-5De optimale positie van deze aftakking is enigszins afhankelijk van het uitgangsmateriaal maar ligt in de meeste gevallen circa halverwege. Een bijzondere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding heeft dan ook als kenmerk de evacuatiemiddelen circa halverwege de reactorruimte tussen de luchtinlaat en de productinlaat zijn voorzien. De daarmee gerealiseerde aftakking van de luchtstroom creëert een scheiding tussen de omzettingszone, die door een nog volledige luchtstroom wordt gekoeld, enerzijds en de hydrolysezone, die als gevolg van een aanzienlijk gereduceerde luchtdoorstroming op een aanzienlijk hogere temperatuur ligt, anderzijds. Een bijzondere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding heeft daardoor als kenmerk dat de reactorruimte een hydrolysezone omvat, waarin gedurende bedrijf hydrolyse van de uitgangsmassa bij een relatief hoge temperatuur plaatsvindt, alsmede een omzettingszone, waarin gedurende bedrijf organische stof bij een lagere temperatuur microbieel moleculair wordt afgebroken, waarbij de evacuatiemiddelen tussen de hydrolysezone en de omzettingszone zijn voorzien.
Met het oog op een adequate beluchting van de reactorruimte heeft een verdere bijzondere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding als kenmerk dat luchtstroomafwaarts van de luchtinlaat een lamellensysteem is voorzien dat in staat en ingericht is om vanuit een luchtkamer de luchtstroom onderin de reactorruimte over de reactorruimte te verspreiden. Onder de lamellen kunnen luchtgaten worden aangebracht die zorgen voor de luchttoevoer. Het materiaal glijdt daarentegen over de lamellen heen, terwijl de lucht via een aanvankelijk neerwaarts traject het materiaal in wordt gevoerd. Op deze wijze wordt tegengegaan dat materiaal de luchtkamer kan binnentreden, terwijl niettemin de luchtstroom de reactorruimte, met daarin het materiaal, kan binnendringen.
Met het oog op een minimale ecologische voetafdruk, verdient het de voorkeur om dat het proces zo weinig mogelijk verse lucht opneemt, terwijl ook een hoeveelheid afgeblazen lucht bij voorkeur laag is. Met het oog daarop heeft een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding als kenmerk dat de luchtstroom, na de reactorruimte te hebben verlaten, in een althans nagenoeg gesloten systeem althans grotendeels naar de reactorruimte wordt terug gevoerd. Een bijzondere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding heeft hiertoe als kenmerk dat de dampuitlaat in een althans in hoofdzaak gesloten circuit is gekoppeld aan een inlaat van de ventilatormiddelen. In een verder uitvoeringsvorm is de inrichting volgens de uitvinding daarbij gekenmerkt doordat nabij de top van de reactorruimte
-6een gedefinieerde luchtuitlaat is voorzien waaraan een restant van de luchtstroom althans grotendeels wordt ontvangen en dat de luchtuitlaat in een althans in hoofdzaak gesloten circuit is gekoppeld aan een inlaat van de ventilatormiddelen.
Beide deel-luchtstromen door het systeem kunnen aldus worden afgevangen. Een netto luchtconsumptie van het systeem omvat in dat geval voornamelijk nog een door de aerobe afbraakprocessen binnen de reactor verbruikte hoeveelheid zuurstof. Louter deze relatief geringe zuurstofbehoefte kan eenvoudig door buitenlucht of desgewenst anderszins van buitenaf worden gesuppleerd. Ook is daardoor tevens de afgasflow van het systeem naar de omgeving minimaal en een eventuele afgasstroom goed beheersbaar en, indien nodig, door middel van een kleinschalige installatie te reinigen.
In de lucht uit de reactor zal doorgaans een hoge concentratie ammoniak aanwezig zijn, die kan oplopen tot enkele duizenden ppm's afkomstig van in het afbraakproces betrokken eiwitten en andere stikstof houdende verbindingen. Om deze ammoniak niet in condensaat op te laten lossen, wat anders lozings- of afvoerprobleem zou kunnen veroorzaken, heeft een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding als kenmerk dat de luchtstroom, na de reactorruimte te hebben verlaten, wordt gereinigd, in het bijzonder wordt ontdaan van ammoniak, vooraleer deze over een condensor te leiden. Hiertoe heeft een bijzondere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding als kenmerk dat de dampuitlaat via een ammoniakwasser is gekoppeld aan een condensatie-inrichting die in staat en ingericht is om vocht aan een luchtstroom te onttrekken. In een verdere uitvoeringsvorm heeft de inrichting volgens de uitvinding daarbij als kenmerk dat ook de luchtuitlaat via een ammoniumwasser is gekoppeld aan een, al of niet met de dampuitlaat gedeelde, condensatie-inrichting die in staat en ingericht is om vocht een luchtstroom te onttrekken.
Voor een optimale verwerking is het van belang dat het materiaal dat in de reactor wordt gelaten voldoende structuur heeft en goed beluchtbaar is om door middel van de geforceerde luchtstroom zuurstof toe te laten en waterdamp af te voeren. Met name voor die gevallen waarin het uitgangsmateriaal dit niet van nature heeft, heeft een verdere bijzondere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding als kenmerk dat dat droge, althans gedroogde, stof met verse reststof wordt vermengd vooraleer de reststof aan de reactorruimte toe te voeren. Een bijzondere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding heeft
-7hiertoe als kenmerk dat toevoermiddelen zijn gekoppeld aan een uitlaat van een menginrichting, welke menginrichting een eerste inlaat omvat voor de uitgangsmassa alsmede een tweede inlaat voor droge, althans ten dele gedroogde massa.
Door het verse materiaal intensief te mengen met gedroogd materiaal kan aldus een homogene en rulle massa worden verkregen met een toereikend aandeel droge stof, die na mengen typisch van de orde van ongeveer 40-50% zal kunnen zijn. Deze mengstap leidt tot een circulatiestroom van vaste stof over de reactor en heeft verscheidene gunstige effecten.
Korrels worden gebroken en worden daardoor goed gemineraliseerd tot optimaal uitgangsmateriaal voor het microbiële afbraakproces en eventuele inhomogeniteiten in de stroming van lucht en/of vaste stof door de reactor zijn daardoor tijdelijk en/of van plaats wisselend. Dit zorgt voor een constante kwaliteit van de productstroom.
In een voorkeursuitvoeringsvorm is de werkwijze volgens de uitvinding daarbij gekenmerkt doordat hiervoor gedroogde reststof aan de productuitlaat wordt afgenomen en als drogere stof met verse reststof wordt vermengd vooraleer de reststof aan de reactorruimte toe te voeren. Een voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding heeft hiertoe als kenmerk dat de tweede inlaat van de menginrichting aan de productuitlaat van de reactor is gekoppeld. Aldus wordt een deel van het gedroogde product gebruikt als toeslagstof voor de verwerken massa om daaraan een optimale samenstelling en consistentie te geven.
Dit terug-mengen (back mixing) van reactor product heeft naast de hiervoor beschreven voordelen, bovendien als voordeel dat daarmee het uitgangsmateriaal wordt geënt met microbiële biomassa. Deze enting zorgt voor een snelle biologische activering. Bovendien kan de microbiële huishouding in de reactor zich daardoor specialiseren en zich met name afstemmen op hogere reactietemperaturen, vooral waar het om de hydrolysestap gaat. Een verdere bijzondere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding is dan ook gekenmerkt doordat het proces wordt uitgevoerd bij een temperatuur die een bovengrens van het microbiële afbraakproces benadert. De microbiële huishouding ontwikkelt zich dan tot een hyper-thermofiele. De daarmee haalbare efficiencywinst blijkt in de praktijk meer dan op te wegen tegen de voor het desgewenst terug-mengen eventueel benodigde hoeveelheid droog of gedroogd product. Een bijzondere gunstige uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de
-8uitvinding heeft in dat verband als kenmerk dat droge, althans gedroogde, stof in een verhouding van circa 1:2 tot 1:4 met verse reststof wordt vermengd.
Het inputmateriaal dient bij voorkeur vrij te zijn van grovere vaste delen omdat die blokkades kunnen geven in de verdere verwerking en het interne transport en bovendien naar hun aard minder ontvankelijk zijn voor microbiële afbraak. Om dit te vermijden heeft een verdere bijzondere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding dan ook als kenmerk dat de reststof wordt vermalen vooraleer deze aan de reactorruimte toe te voeren. Hiertoe heeft een bijzondere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding als kenmerk dat een maalinrichting is voorzien waarvan een uitlaat is gekoppeld aan de productinlaat van de reactor en met een inlaat die uitgangsmassa vanuit een bufferopslag ontvangt. De bufferopslag dient om de voeding naar de reactor gelijkmatig te laten verlopen en minder of niet afhankelijk te maken van variaties in een externe aanvoer.
Een toevoer van te koude lucht in de omzettingzone kan leiden tot een stagnatie van het omzettingsproces en dient daarom bij voorkeur te worden vermeden. Het verdient dan ook de voorkeur om de luchtstroom een gedefinieerde luchttemperatuur op te leggen, vooraleer de lucht de reactor binnen te leiden. Met voordeel kan de bij de omzetting geproduceerde warmte hiervoor worden ingezet. Hiertoe heeft een bijzondere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding als kenmerk dat de luchtstroom wordt voorverwarmd met warmte die aan de reststof werd onttrokken vooraleer de luchtstroom in de reactorruimte te leiden. Niet alleen biedt dit een volledigere beheersing van het gehele proces, ook leidt tot een snellere en efficiëntere opstart van het systeem.
De uitvinding zal navolgend nader worden toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld en een bijbehorende tekening. In de tekening toont:
Figuur 1 een schematische voorstelling van een vaste stof afhandeling in een uitvoeringsvoorbeeld van een werkwijze en inrichting volgens de uitvinding;
Figuur 2 een schematische voorstelling van een luchtbehandeling in het uitvoeringsvoorbeeld van figuur 1;
Figuur 3 een schematische voorstelling van een microbiële cyclus in het proces en de inrichting volgens de uitvinding;
-9Figuur 4 een schematische zoneverdeling in een reactorruimte in het proces en de inrichting volgens de uitvinding;
Figuur 5 in perspectief, een uitvoeringsvoorbeeld van een inrichting volgens de uitvinding, toegepast in het uitvoeringsvoorbeeld van figuur 1 en 2;
Figuur 6 een eerste dwarsdoorsnede van de inrichting van figuur 5;
Figuur 6B een uitvergroting van een cirkelgebied B in figuur 5;
Figuur 7 een tweede dwarsdoorsnede, dwars op de doorsnede van figuur 6, van de inrichting van figuur 5; en
Figuur 7B een uitvergroting van een cirkelgebied B in figuur 7.
Overigens zij daarbij opgemerkt dat de figuren zuiver schematisch en niet steeds op (eenzelfde) schaal zijn getekend. Met name kunnen terwille van de duidelijkheid sommige dimensies in meer of mindere mate overdreven zijn weergegeven. Overeenkomstige delen zijn in de figuren met eenzelfde verwijzingscijfer aangeduid.
Een uitvoeringsvoorbeeld van een systeem waarin een uitvoeringsvorm inrichting volgens de uitvinding is toegepast is schematische weergegeven in figuur 1 en 2. De inrichting volgens de uitvinding omvat hier een omzettingsreactor 100 met daaraan gekoppeld een vaste stof systeem, dat in figuur 1 ter linkerzijde van de reactor 10 schematische in weergegeven, alsmede een luchtbehandelingsysteem, dat in figuur 2 ter rechterzijde van de reactor 10 schematisch is getekend. Deze systemen zullen navolgend in meer detail worden beschreven.
Ter verduidelijking van de biologische werking van de reactor 100 is het aerobe biologische omzettingsproces, dat in de reactor 100 wordt geïnduceerd, schematisch in figuur 3 en 4 weergeven. In het processchema van figuur 3 stellen de rechthoeken hoeveelheden voor, de cirkels processen en de pijlen materiaalstromen. Nat substraatmateriaal 50 wordt in de reactor gevoerd. Het gaat hierbij voornamelijk om organisch gepolymeriseerd substraat. Microorganismen kunnen alleen vrij gemaakt substraat (monomeer) opnemen via de celwand. Vast gepolymeriseerd substraat dient hiertoe allereerst te worden gehydrolyseerd, dat wil zeggen afgebroken onder invloed van water. Deze hydrolyse geschiedt enzymatisch en/of thermisch in een eerste deel 52 van de reactor. Indien voldoende zuurstof aanwezig is, wordt het opgelost substraat door de biomassa ingezet voor groei en metabolisme 54. De hoeveelheid biomassa neemt toe door groei onder gelijktijdige proportionele productie van warmte. De organische
-10fractie wordt (biologisch) verbrand tot kooldioxide en water. De organische stikstof wordt ammoniak.
Vanaf het moment dat de initiële hoeveelheid via hydrolyse opgelost substraat is verbruikt, gaat het proces een evenwichtsfase in: wat wordt gehydrolyseerd wordt meteen verbruikt. De hydrolyse is nu de snelheidsbepalende factor van de omzetting en de warmteproductie. De temperatuur is een belangrijke factor in de hydrolysesnelheid en dus in de omzettingssnelheid van de vervallende massa. De balans van de warmteproductie (conversie) en de warmteafvoer (hoeveelheid doorgeblazen lucht) bepaalt de temperatuur. Deze wordt halverwege de reactor beïnvloed door hier een deel van de ingeblazen luchtstroom tussen een omzettingszone en de hydrolysezone 52 af te laten. Hierdoor ondervindt de hydrolysezone 52 minder koeling en kan de (hydrolyse)temperatuur tot een voor de micro-organismen maximaal aanvaardbare worden opgevoerd. Hier kan zich aldus een hyper-thermofiele micro-culture ontwikkelen/specialiseren. Met de afgelaten lucht wordt tevens vocht uit de reactor verwijderd en daarmee een droging van het materiaal 56 doorgevoerd.
Door het tegenstroomprincipe worden in de reactor verschillende temperatuurzones gecreëerd, welke in figuur 4 schematisch zijn weergegeven. Door de luchtscheiding circa halverwege de reactor worden twee specifieke temperatuurzones gedefinieerd: een hydrolysezone 52 en een omzettingszone 54. Ook een aantal overige als zodanig te onderscheiden zones is in het schema aangegeven. Alle zones zijn in de praktijk overigens niet scherp afgebakend maar lopen geleidelijk in elkaar over. Hierna volgt een korte beschrijving van elk van de opeenvolgende zones in de reactor.
OPWARMINGS ZONE 50
Het materiaal dat bovenin de reactor wordt gevoerd zal door condensatie van de hete verzadigde lucht snel opwarmen. Dit creëert een opwarmingszone 50 bovenin de reactor.
HYDROLYSEZONE 52
In de hydrolysezone 52 heerst een hoge temperatuur voor een hoge hydrolysesnelheid. Deze hoge temperatuur wordt bereikt doordat de lucht uit de (volgende onderliggende) omzettingszone 54 al op hoge temperatuur is en door een beperkte, relatief geringe luchtstroom (20%) door de hydrolysezone. Deze laatste zorgt weliswaar voor voldoende
-11zuurstof maar biedt slechts een gering koelvermogen. Als gevolg van condensatie kan in de hydrolysezone 52 zelfs nog extra (condensatie)warmte tot ontwikkeling komen. De beoogde temperatuur is de maximaal haalbare voor de microbiële omzetting, die van de orde circa 80-82°C is. Hierop wordt gestuurd met de regelklep 26 die de drukval en daarmee de luchtstroom over deze zone 52 bepaalt.
De hydrolysezone 52 vereist een extra volume waar de omzetting beperkt is (ca 20% van de omzettingszone). De hydrolysesnelheid is echter exponentieel met de temperatuur waardoor hier de voorwaarde voor meer dan evenredig versnelde omzetting (in de omzettingszone) wordt gerealiseerd. Per saldo is het effect duidelijk positief. Daarnaast kost deze oplossing, bij gelijke bedhoogte en capaciteit, slechts weinig elektrische energie omdat de luchtstroom hier slechts van de orde van een vijfde van het totaal bedraagt en de benodigde drukval navenant lager is. Omdat het zuurstofgehalte na de hydrolysezone 52 zeer laag zal zijn (verwachting ruimschoots onder 10%) is het mogelijk om deze lucht preferent te spuien en het totale luchtverbruik uitermate laag te houden.
OMZETTINGSZONE 54
Het materiaal komt met een hoge concentratie opgelost substraat in de omzettingszone 54. Hier is de beluchting hoog zodat er warmteafvoer is, waardoor de temperatuur daalt. Dit vormt een ideaal klimaat voor een (explosieve) groei en activiteit van biomassa die gepaard gaat met een overeenkomstige warmteontwikkeling.
EVENWICHTSZONE 56
Naarmate de brandstof voor omzetting op raakt, raakt het systeem in een conditie waar de hydrolyse en omzetting in evenwicht zijn. Deze evenwichtszone 56 wordt door middel van een maatvoering van de reactor klein gehouden omdat deze minder efficiënt is.
AFKOELINGSZONE 58
In een afkoelingszone 58 aan een productuitgang van de reactor wordt het materiaal door de toevoer van koudere lucht en door uitzweting afgekoeld.
Een inputbuffer 10 is aanwezig om een voeding van nat/vochtig product naar de reactor gelijkmatig en ononderbroken te laten verlopen en niet afhankelijk te laten zijn van variaties in
-12een lokale of externe toevoer, bijvoorbeeld van ontwateringspersen. Het inputmateriaal voor de reactor 100 moet vrij zijn van grovere vaste delen omdat die anders in de uitsluizing van de reactor en in transportsystemen blokkades kunnen geven. Met het oog daarop is een voorbehandeling 12 aanwezig. Als er risico op grove delen, groter dan typisch van de orde van drie centimeter, aanwezig is dan kan de gehele materiaalstroom worden verkleind door een daarin voorziene maalinrichting die grotere delen tot onder deze maat verkleint. Ook kan hierin een screening op grove, niet verwerkbare materialen plaatsvinden, zoals steengoed en metalen.
Indien het input materiaal weinig of geen structuur heeft, kan de beluchtbaarheid daardoor te laag zijn om biologisch te kunnen worden geactiveerd en/of waterdamp af te voeren. Dit wordt verholpen met een menginrichting 14 die in staat is om het verse materiaal te mengen met droog of gedroogd materiaal. Door deze menging intensief uit te voeren kan een homogene en rulle massa worden verkregen. De vereiste droge stof, na mengen, zal ongeveer 40-50% zijn. In dit geval wordt in dat verband een zogenaamde terug-menging (back mixing) toegepast door een deel, bijvoorbeeld van de orde van 15%, van het gedroogde materiaal van de uitgang 110 van de reactor 100 af te nemen en naar de menginrichting 14 te voeren. De menger 14 is een belangrijke component is het gehele systeem. Deze dient om de voeding voor de reactor 100 homogeen en beluchtbaar te maken. Een betrouwbare wijze van mengen blijkt een batchgewijze menging, waarbij de twee te mengen stromen op gewicht worden geladen. Dit mengen (backmixing) maakt de structuurloze stof beluchtbaar en brengt actieve biomassa in het materiaal (enting). Aldus is er een re-circulatiestroom van vaste stof over de reactor. Dit heeft positieve effecten:
Korrels worden gebroken en worden daardoor goed gemineraliseerd (vergelijkbaar met omzetten in compostering)
Inhomogeniteiten in de doorstroming (lucht en/of vaste stof) in de reactor zijn hierdoor tijdelijk en/of van plaats wisselend. Dit zorgt voor een constante kwaliteit van het product.
De inputstroom wordt geënt met product waardoor de biomassa in de reactor zich kan specialiseren (afstemmen op de hoge temperatuur)
De enting zorgt voor een snelle biologische activering; en
Er ontstaat een specialisatie van de soorten micro-organismen (hyper-thermofilie).
-13De backmixstroom bedraagt afhankelijk van de droge stof van de inputstroom circa het dubbele van de feedstroom in kilogram. Na een (gemiddelde) verblijftijd is het materiaal aldus typisch vijfmaal rond geweest.
De reactorvoeding 105 ligt in het uitvoeringsvoorbeeld van figuur 5-7 op circa zes tot zeven meter hoogte. Het gemengde materiaal wordt naar boven gebracht door een, niet nader getoond, transportsysteem dat de structuur niet aantast. De te drogen biomassa wordt, gemengd met een aandeel gedroogd eindproduct, bovenin de reactor 100 gevoerd en door een draaiende hark vlak afgewerkt zodat de doorstroming van lucht homogeen is.
Aan de onderzijde en voor een uitgang 110 van de reactor 100 bevindt zich een uitsluissysteem dat zorgt voor een gelijkmatige zakking van de reactorinhoud. De uitsluizing van het gedroogde materiaal uit de reactor geschiedt door een aantal parallelle doseersluizen 111..113, zie ook figuur 7. Hiermee kan de doorlating van vaste stof naar de transportschroeven 114 worden geregeld. De sluizen 111..113 bestrijken de volle breedte van de reactor. In de getoonde reactor, met een doorsnede van circa drie bij drie meter, zijn aldus drie frequentiegeregelde draaisluizen 111..113 voorzien. Het materiaal loopt via een steile trechtervorm naar de desbetreffende sluis. De draaisluizen 111..113 wisselen periodiek van draairichting zodat voorkeursstroming langs de trechterzijden worden opgeheven. Door middel van daartoe voorziene inspectie! uiken 115 kan dit proces worden gecontroleerd en kunnen eventuele obstructies in de afvoer van materiaal worden verholpen.
Onder elke draaisluis 111..113 ligt coaxiaal een transportschroef 114 die het uitgesluisde materiaal naar één zijde van de reactor 100 brengt. Daar ligt een dwarsschroef 116 die het materiaal van drie sluizen 111..113 verzamelt en naar een productuitgang 110 buiten de reactor brengt. De doseersluizen 111..113 worden op doorzet aangestuurd. Onder deze sluizen wordt het materiaal met de transportschroeven 114 en dwarsschroef 116 via de productuitgang 110 naar de mixer 14 en een productbuffer 16 gebracht. Aangezien er een redelijke luchtdruk onderin de reactor heerst, is bij voorkeur een luchtdichte uitsluizing aanwezig, dan wel wordt de druk tijdens uitsluizing tijdelijk weggenomen. De voeding en uitsluizing vinden periodiek plaats, bijvoorbeeld elk uur vijf minuten. Het gehele vaste stofsysteem is aldus periodiek in bedrijf, typisch vijf minuten per uur. De vuigraad van de
-14reactor 100 en van de inputbuffer 10 worden als stuurparameters in een niet nader getoonde automatisering gebruikt.
De ruimte onder de trechters vormt een luchtkamer 125 waarop een blower via een luchtinlaat is aangesloten. De blower zorgt voor een continue geforceerde luchtstroom door de reactor, tegen de materiaalstroom in, ten behoeve van het drogingsproces. In de trechterwanden zijn lamellen 120 aangebracht. De lamellen 120 lopen over de volle breedte van de trechters en zijn qua aantal en uitblaashoogte zodanig ingericht dat de luchtsnelheid bij intrede van het materiaal beperkt is tot circa vijfmaal de gemiddelde verticale luchtsnelheid in de reactor. De lucht zal het materiaal achter de lamellen enigszins wegduwen en in beweging houden zodat brugvorming of opstopping wordt tegen gegaan. Verdekt onder de lamellen liggen sleuven die naar de reactorruimte toe openen ten behoeve van een vrije luchttoevoer naar de reactorruimte. Het materiaal glijdt over de lamellen 120 maar de lucht stroomt via een aanvankelijk neerwaarts traject het materiaal in. Hiermee wordt tegengegaan dat materiaal tot de luchtkamer 125 kan doordringen. De lucht wordt aldus met slechts een geringe drukval over het lamellensysteem 120 onderin de reactor 100 tegen de materiaalstroom in ingeblazen.
De ingeblazen lucht wordt op twee hoogten uit de reactor onttrokken. Ongeveer halverwege de hoogte wordt circa 80% van de lucht afgevangen via daartoe voorziene evacuatiemiddelen 130 en via een dampuitlaat 22 met een regelklep 26 afgevoerd. De hoogte van deze luchtaftakking 22 is afhankelijk van het te verwerken inputmateriaal.
De evacuatiemiddelen omvatten een stelsel van langwerpige goten 130 die dwars op een stroomrichting van de luchtstroom over althans nagenoeg een volle breedte in de reactorruimte zijn opgesteld. De goten 130 staan tegen de luchtstroom in om daarin lucht in te vangen en via pijpleidingen 135 naar de dampuitlaat 22 te leiden. De goten 130 omvatten in dit voorbeeld een aantal parallelle in een wigvorm gezette platen die over de breedte van de reactor zijn opgesteld. De punt van de wig wijst daarbij naar de top van de reactor. Het materiaal zakt om de wig heen. Onder de wig bevindt zich een luchtruimte die in contact staat met een door de reactorwand aangesloten pijp 135. De pijpen 135, die aan weerszijden van de wiggen kunnen zitten, lopen in een verzamelkanaal 22 dat naar de regelklep 26 loopt. Het aantal wiggen, de hoek en de open breedte van de wigvorm zijn aangepast voor de beste compromis tussen luchtweerstand en goede doorstroming van het zakkende materiaal.
-15De overige circa 20% van de lucht stroomt onder een zeer lage drukval verder omhoog naar de top van de reactor. Via een aldaar voorziene luchtuitlaat 24 wordt ook deze lucht afgevangen. De genoemde percentages van de luchthoeveelheid zijn betrokken op droge lucht. Vaste stof en lucht gaan aldus in tegenstroom door de reactor 100.
Het biologische proces in de reactor heeft beluchting nodig voor de toevoer van voldoende zuurstof en voor de afvoer van waterdamp. Dit wordt door het in figuur 2 schematisch weergegeven luchtsysteem verzorgd. Dit zorgt ervoor dat de in- en uitgaande luchtcondities (temperatuur, relatieve vochtigheid, zuurstofgehalte) en de luchtstroomsnelheid voor het proces optimaal te zijn en dat zo min mogelijk verse lucht wordt verbruikt. Hierdoor wordt ook de afgasflow klein gehouden en kan een afgasreiniging kleinschalig en goed beheersbaar worden gehouden om te voldoen aan milieueisen voor de uitstoot van ammoniak en geur.
Normaliter is de zuurstoftoevoer die noodzakelijk is om de microbiële processen in de reactor op gang te houden geen thema. De luchthoeveelheid die is benodigd voor een effectieve afvoer van waterdamp is namelijk van de orde van tienmaal hoger dan de luchthoeveelheid benodigd voor de aanvoer van zuurstof ten behoeve van de biomassa. De luchtbehoeftes voor zuurstof en waterafvoer zijn daardoor van elkaar ontkoppeld waardoor een verbruik aan verse lucht en een uitstoot van afgas kunnen worden geminimaliseerd. Deze ontkoppeling wordt mogelijk gemaakt door het terugkoelen van de lucht uit de reactor 100 door middel van een primaire condensor 31. Hierdoor kan de afgekoelde en gedroogde lucht naar de reactor 100 worden teruggevoerd en weer waterdamp opnemen doordat de temperatuur stijgt. Het aan de lucht onttrokken vocht (condensaat), in de figuur aan geduid als H20, kan worden geloosd of als proceswater worden toegepast.
De lucht uit de reactor kan een hoge concentratie ammoniak hebben, die kan oplopen tot enkele duizenden ppm's. Om deze ammoniak niet in het condensaat H20 op te lossen en een lozings- of afvoerprobleem te vermijden, wordt vóór de primaire condensor 31 de ammoniak (en tevens amines) met een zure wasser 32 met zeer hoog rendement uit de lucht gehaald. De zure wasser 32 produceert een bijna verzadigde oplossing van ammoniumsulfaat, hetgeen als een erkende meststof uit het proces winbaar is. Het condensaat H20 kan eventueel nog vluchtige organische componenten (VOC's) bevatten, maar die zijn verder onschadelijk in de afvoer.
-16Uit luchtuitlaat 24 aan de top van de reactor 100 komt het restant van de luchtstroom met een hogere temperatuur en een wezenlijk lager zuurstofgehalte dan de lucht uit de aftakking 22. Deze stroom is het meest gunstig om uit het systeem te leiden als verdringingslucht van de noodzakelijke verse lucht. Hiertoe is een separate zure wassing 33 en een secundaire condensor 34 aanwezig. Deze zure wasser 33 kan geheel geïntegreerd worden met de primaire zure wasser 31 zonder extra pompen of meet- en regelcomponenten. De luchtstroom die door de aftakking gaat, draagt zorg voor het grootste deel van de drogingscapaciteit. De primaire condensor 31 zal daarom een hogere capaciteit dienen te hebben dan secundaire condensor 34. Hetzelfde geldt voor de zure wassers 31,33.
De lucht die uiteindelijk wordt uitgestoten wordt van geur ontdaan tot ten minste onder een lokale vergunningswaarde. Hiertoe is een luchtfilter 38 voorzien dat de afgeblazen lucht van eventuele schadelijke componenten , bijvoorbeeld op basis van oxidatieve wassing of biofiltratie. Verse lucht kan gewoon buitenlucht zijn, maar het is voordelig hier een geurhoudende lucht voor aan te zuigen, bijvoorbeeld van de opslagbuffer 10 van inputmateriaal en/of van de productbuffer 16, teneinde de luchtstroom naar een daarvoor voorziene geurbehandeling klein te houden. Het is ook mogelijk om zuurstof verrijkte lucht in het systeem te brengen. Bij 40% zuurstof kan de in de geurverwijdering te behandelen luchtstroom meer dan gehalveerd worden. De verse lucht kan via een regelventiel 30 worden ingelaten en bijgemengd met de recirculerende luchtstroom. Eventueel kan de lucht worden voorverwarmd met de warmte uit secundaire condensor 33 via een daartoe voorziene warmtewisselaar 36, vooraleer de lucht in de reactor te laten. Hiermee wordt een deel thermische droging bewerkstelligd waardoor de eind droge stof beter wordt.
De hier beschreven werkwijze en inrichting lenen zich, behalve voor andere organische restmateriaal stromen, met name ook voor de verwerking van dierlijke mest. De verhouding [organische stofgehalte /watergehalte] en het absolute watergehalte van de uitgangsstof bepalen daarbij in grote mate de te behalen eind droge stof. Hierbij zijn globaal de volgende grenzen aan te houden:
Samenstelling inputmateriaal mest nat mest droog
Droge stof [%] 20 35
Organische stof [% van droge stof) >70 >35
Te behalen eind droge stof [%] 55 70
Massareductie [kg nat in/ kg droog uit] ca 5 2.5
-17Uitvoeringsvoorbeeld:
Uitgaande van een doorzet van de orde van één ton per uur van een organische stof met 25% droge stof (met 70% organische stof, 50 g organische stikstof/kg droge stof) en een eind droge stof van 60%, is een praktisch uitvoeringsvoorbeeld realiseerbaar op basis van bijvoorbeeld een parallelle opstelling van een aantal van de getoonde reactoren, met typisch een gezamenlijk ingenomen grondoppervlak van de orde van 10 vierkante meter bij een hoogte van de orde van meter. Dit geeft de navolgende kengetallen voor de totale installatie:
-
Eindproduct 240 kg/h
Omzetting organische stof 110 kg/h
Massareductie (massa nat in / massa gedroogd uit) 4.2 -
Stookwaarde inputmateriaal a product 1.4 a 4.3 MJ/kg
Backmixing 1900 kg/h
Gemiddelde verblijftijd in reactor 14 dag
Luchtdoorzet blower 2100 m3/h
Elekriciteitsverbruik blower 10 kWe
Overig elektriciteitsverbruik ca. 10 kWe
Verse luchttoevoer 650 m3/h
Afgassen 780 m3/h
Condensaat 670 kg/h
Koelvermogen (evt. her te gebruiken bij ca 65°C) 520 kW
Zwavelzuur (96%) verbruik 15(8) kg/h (liter/h)
Ammoniumsulfaatproductie (40%) 50 (40) kg/h (liter/h)
Al met al biedt de uitvinding daarmee een bijzonder efficiënte biologische droging van reststof van uiteenlopende aard die daarbij als uitgangsmateriaal kan worden ingezet. De geïntegreerde hydrolyse biedt een ongeëvenaarde omzettingssnelheid en afbraak mogelijkheiden van organische stof, hetgeen de biologische droging van meer, gewoonlijk als lastig ervaren, stoffen mogelijk maakt, bijvoorbeeld materiaal met een gering gehalte aan droge stof en/of materaal dat is vergist en weinig structuur heeft.
De lucht die de hydrolysezone verlaat, bevat zeer weinig zuurstof. Hierdoor kan het proces met een uitermate gering verbruik aan verse lucht functioneren en is de afgas stroom navenant klein. Verder is het systeem geëigend voor continu bedrijf, in tegenstroom, en is het proces volledig gesloten uitvoerbaar. Hierdoor is de procesvoering tevens goed te beheersen en te automatiseren. De inrichting is daardoor met een minimale personele inzet centraal maar ook decentraal uitvoerbaar. De biologische droging wordt bij voorkeur zodanig gestuurd dat de temperatuur tegen de bovengrens aan zit die de micro-organismen kunnen opwekken. Hierbij
-18is er een relatief geringe lucht doorblazing en zal het energieverbruik om de luchtstroom op gang te houden navenant laag zijn. Warmte wordt aantrekkelijk en gemakkelijk om terug te winnen, naast de eventuele winning van andere waardevolle grondstoffen. Door een verticale opstelling en het compacte bed in de reactor is het benodigd vloeroppervlak klein vergeleken met banddrogers en zondroging. Daarnaast is de reactor geschikt voor buitenopstelling. Hiertoe worden alle constructieve delen van de reactor bij voorkeur zoveel mogelijk uit roestvast staal of verduurzaamd staal vervaardigd.
Hoewel de uitvinding hiervoor aan de hand van louter een enkele uitvoeringsvoorbeeld nader werd toegelicht, moge het duidelijk zijn dat de uitvinding daartoe geenszins is beperkt. Integendeel zijn binnen het kader van de uitvinding voor een gemiddelde vakman nog vele variaties en verschijningsvormen mogelijk.

Claims (24)

  1. Conclusies:
    1. Werkwijze voor het biologisch drogen van een organische reststof, waarbij de reststof in een reactorruimte wordt gevoerd; de reststof aan een microbieel afbraakproces wordt onderworpen; water aan de reststof wordt onttrokken; en de reststof in een althans ten dele gedroogde vorm aan een productuitlaat van de reactorruimte wordt afgenomen, met het kenmerk dat de reststof gedurende het proces in een eerste richting door de reactorruimte wordt verplaatst, dat gelijktijdig een geforceerde luchtstroom in een aan de eerste richting tegengestelde tweede richting door de reactorruimte wordt gevoerd, en dat de geforceerde luchtstroom tussen een luchtinlaat van de reactorruimte en een productinlaat van de reactorruimte ten dele, in het bijzonder grotendeels, uit de reactorruimte wordt uitgelaten.
  2. 2. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de luchtstroom tussen de luchtinlaat en de productinlaat voor circa 70%-90%, in het bijzonder voor rond 80%, wordt uitgelaten.
  3. 3. Werkwijze volgens één of meer der voorgaande conclusies met het kenmerk dat de luchtstroom, na de reactorruimte te hebben verlaten, in een althans nagenoeg gesloten systeem althans grotendeels naar de reactorruimte wordt terug gevoerd.
  4. 4. Werkwijze volgens één of meer der voorgaande conclusies met het kenmerk dat de luchtstroom, na de reactorruimte te hebben verlaten, wordt gereinigd, in het bijzonder wordt ontdaan van ammoniak, vooraleer deze over een condensor te leiden.
  5. 5. Werkwijze volgens één of meer der voorgaande conclusies met het kenmerk dat droge, althans gedroogde, stof met verse reststof wordt vermengd vooraleer de reststof aan de reactorruimte toe te voeren.
  6. 6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk dat gedroogde reststof aan de productuitlaat wordt afgenomen en als drogere stof met verse reststof wordt vermengd vooraleer de reststof aan de reactorruimte toe te voeren.
  7. 7. Werkwijze volgens conclusie 5 of 6, met het kenmerk dat de droge, althans gedroogde, stof met verse reststof wordt vermengd tot een homogene rulle massa met daarin voor 40-50% vaste stof.
  8. 8. Werkwijze volgens conclusie 5, 6 of 7, met het kenmerk dat droge, althans gedroogde, stof in een verhouding van circa 1:2 tot 1:4 met verse reststof wordt vermengd.
  9. 9. Werkwijze volgens één of meer der voorgaande conclusies met het kenmerk dat de reststof wordt vermalen vooraleer deze aan de reactorruimte toe te voeren.
  10. 10. Werkwijze volgens één of meer der voorgaande conclusies met het kenmerk dat de reststof stapsgewijs door de reactorruimte wordt verplaatst.
  11. 11. Werkwijze volgens één of meer der voorgaande conclusies met het kenmerk dat de luchtstroom wordt voorverwarmd met warmte die aan de reststof werd onttrokken vooraleer de luchtstroom in de reactorruimte te leiden.
  12. 12. Werkwijze volgens één of meer der voorgaande conclusies met het kenmerk dat de droging wordt uitgevoerd bij een temperatuur die een bovengrens van het microbiële afbraakproces benadert.
  13. 13. Inrichting voor het biologisch drogen van een organische uitgangsmassa omvattende een procesreactor met een reactorruimte en met een productinlaat voor het ontvangen van de uitgangsstof aan of nabij een top van de reactorruimte, welke reactorruimte aan een van de productinlaat afgewende bodemzijde uitmondt in een productuitlaat alwaar althans ten dele gedroogde organische massa afneembaar is met het kenmerk dat de reactorruimte aan de bodemzijde een luchtinlaat omvat, dat de reactorruimte is voorzien van ventilatormiddelen voor het onderhouden en naar de luchtinlaat leiden van een geforceerde luchtstroom en dat de reactorruimte tussen de luchtinlaat en de productinlaat evacuatiemiddelen omvat voor het afvangen en via een dampuitlaat evacueren van een deel van de luchtstroom.
  14. 14. Inrichting volgens conclusie 13 met het kenmerk dat luchtstroomafwaarts van de luchtinlaat een lamellensysteem is voorzien dat in staat en ingericht is om vanuit een luchtkamer de luchtstroom onderin de reactorruimte over de reactorruimte te verspreiden.
  15. 15. Inrichting volgens conclusie 13 of 14 met het kenmerk dat de reactorruimte een hydrolysezone omvat, waarin gedurende bedrijf hydrolyse van de uitgangsmassa bij een relatief hoge temperatuur plaatsvindt, alsmede een omzettingszone, waarin gedurende bedrijf uitgangsmassa microbieel bij een lagere temperatuur moleculair wordt afgebroken, en dat de evacuatiemiddelen tussen de hydrolysezone en de omzettingszone zijn voorzien.
  16. 16. Inrichting volgens conclusie 13, 14 of 15 met het kenmerk dat de evacuatiemiddelen circa halverwege de reactorruimte tussen de luchtinlaat en de productinlaat zijn voorzien.
  17. 17. Inrichting volgens één of meer der conclusies 13 tot en met 16, met het kenmerk dat de evacuatiemiddelen een stelsel omvatten van langwerpige goten die dwars op een stroomrichting van de luchtstroom over althans nagenoeg een volle breedte in de reactorruimte zijn opgesteld, die tegen de luchtstroom in openen en naar de dampuitlaat leiden.
  18. 18. Inrichting volgens één of meer der conclusies 13 tot en met 17, met het kenmerk dat de dampuitlaat via een ammoniakwasser is gekoppeld aan een condensatie-inrichting die in staat en ingericht is om vocht aan een luchtstroom te onttrekken.
  19. 19. Inrichting volgens één of meer der conclusies 13 tot en met 18, met het kenmerk dat de dampuitlaat in een althans in hoofdzaak gesloten circuit is gekoppeld aan een inlaat van de ventilatormiddelen.
  20. 20. Inrichting volgens één of meer der conclusies 13 tot en met 19, met het kenmerk dat nabij de top van de reactorruimte een gedefinieerde luchtuitlaat is voorzien waaraan een restant van de luchtstroom althans grotendeels wordt ontvangen en dat de luchtuitlaat in een althans in hoofdzaak gesloten circuit is gekoppeld aan een inlaat van de ventilatormiddelen.
  21. 21. Inrichting volgens conclusie 20, met het kenmerk dat luchtuitlaat via een ammoniumwasser is gekoppeld aan een condensatie-inrichting die in staat en ingericht is om vocht een luchtstroom te onttrekken.
    5
  22. 22. Inrichting volgens één of meer der conclusies 13 tot en met 21, met het kenmerk dat toevoermiddelen zijn gekoppeld aan een uitlaat van een menginrichting, welke menginrichting een eerste inlaat omvat voor de uitgangsmassa alsmede een tweede inlaat voor droge, althans ten dele gedroogde massa.
    10
  23. 23. Inrichting volgens conclusie 22, met het kenmerk dat de tweede inlaat van de menginrichting aan de productuitlaat van de reactor is gekoppeld.
  24. 24. Inrichting volgens één of meer der conclusies 13 tot en met 23, met het kenmerk dat een maalinrichting is voorzien waarvan een uitlaai is gekoppeld aan de productinlaat van de
    15 reactor en met een inlaat die uitgangsmassa vanuit een bufferopslag ontvangt.
NL2021457A 2018-08-10 2018-08-10 Werkwijze en inrichting voor biologische droging NL2021457B1 (nl)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2021457A NL2021457B1 (nl) 2018-08-10 2018-08-10 Werkwijze en inrichting voor biologische droging
PCT/NL2019/050523 WO2020032799A1 (en) 2018-08-10 2019-08-08 Method and device for biological drying

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2021457A NL2021457B1 (nl) 2018-08-10 2018-08-10 Werkwijze en inrichting voor biologische droging

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL2021457B1 true NL2021457B1 (nl) 2020-02-20

Family

ID=67810989

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL2021457A NL2021457B1 (nl) 2018-08-10 2018-08-10 Werkwijze en inrichting voor biologische droging

Country Status (2)

Country Link
NL (1) NL2021457B1 (nl)
WO (1) WO2020032799A1 (nl)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL2028415B1 (en) 2021-06-08 2022-12-19 Kamanu B V Mass/gas throughput and bridge breaking in a process reactor

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3904262A1 (de) * 1989-02-13 1990-08-16 Wilfried Schraufstetter Insbesondere in zusammenarbeit mit einer biogasanlage zu betreibende schlammtrocknungsanlage
SE529334C2 (sv) * 2005-11-23 2007-07-10 Svensk Roekgasenergi Intressen Torkningsapparat för partikelformigt material
FR2997322B1 (fr) * 2012-10-26 2015-01-16 Suez Environnement Ligne de traitement de dechets constitues d'ordures menageres et/ou de biodechets
FI125914B (en) * 2014-09-17 2016-04-15 Petteri Salonen Biomass treatment system and method

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020032799A1 (en) 2020-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10239776B2 (en) Organics and nutrient recovery from anaerobic digester residues
US9416038B2 (en) Organics and nutrient recovery from anaerobic digester residues
US7960165B2 (en) Method and apparatus for drying organic material
KR101626752B1 (ko) 자연순환형 혐기소화액 자원화 시스템
KR101785611B1 (ko) 유기성폐기물 자원화 처리시설
PL198224B1 (pl) Sposób oraz instalacja do obróbki mieszaniny zawierającej składniki strukturalne i składniki organiczne
JP4221617B2 (ja) 動植物性残渣物乾燥発酵飼料・乾燥発酵肥料等製造装置
KR101703490B1 (ko) 가축분뇨 및 유기성 슬러지의 퇴비화 및 고형연료화 시스템
CA2611292C (fr) Procede et systeme de fabrication de biofertilisants
NL2021457B1 (nl) Werkwijze en inrichting voor biologische droging
KR20130001828A (ko) 음식물쓰레기, 가축분뇨 등 유기물에서 퇴비 제조를 위한 수직원통형 호기성 다단식 연속 발효장치
EP1851176A1 (en) Method for treating biomass
KR100245607B1 (ko) 음식물 쓰레기 및 식품폐기물에 미생물 첨가에의한 유용물질의 제조방법과 그 장치
KR970010844B1 (ko) 고형유기폐기물 처리장치
CA3034772C (en) Method and device for drying of waste
KR100299069B1 (ko) 하수 슬러지와 음식물 쓰레기를 이용한 유기성 퇴비 제조 방법및 장치
WO2024004303A1 (ja) 有機物を含む液体廃棄物の処理システム
WO2010151101A1 (en) Novel in-vessel high rate composter
KR200182396Y1 (ko) 식품쓰레기의 사료 및 퇴비화 처리장치
CA2860031C (en) Organics and nutrient recovery from anaerobic digester residues
RU2081539C1 (ru) Линия для переработки птичьего помета в удобрение
KR20200067469A (ko) 돼지분뇨 처리시스템
Bidlingmaier The Treatment of Sewage Sludge under Aerobic-Thermophile Conditions
KR19980032172U (ko) 액비제조장치가 부착된 초고속 발효건조기