NO314314B1 - Fermenteringsanlegg - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et fermenteringsanlegg for den biologiske nedbrytningen av organisk materiale og for å oppnå biogassen som kommer fra nedbrytningen med en lukket beholder med en mateåpning for friske produkter og sirkulerende produkter eller innpodingsmidler og en uttømningsåpning for nedbrytningsproduktene og med en omrøringsanordning for blanding av fermenteringsproduktet.

For formålet med denne beskrivelsen, benyttes betegnelsen fermentering på en generell måte og omfatter aerob og anaerob så vel som kontrollert som ukontrollert bioomdanningsprosesser, slik som fermentering, etc.

I den fremlagte beskrivelse benyttes betegnelsen fermenteringsmateriale for å angi materiale som er til stede under fermenteringsprosessen.

Betegnelsen friskt materiale benyttes for å betegne det organiske materiale som skal nedbrytes, betegnelsen inokulert viser til organisk materiale som er fjer-net fra fermenterings-prosessen og som inneholder mikroorganismer og enzymer som er nødvendige for fermenteringen og som er tilført det friske materiale, i tilfelle av ikke-kontinueriige prosesser for å innlede fermentering.

Fermenteringsanlegg av typen vist til i innledningen er kjent, blant annet under betegnelsen biogass-anlegg. I anlegg av denne typen oppvarmes substan-sene, som tilføres en gjæringsvekker som friskt materiale med delvis innblandet inokulasjon, til prosesstemperaturen, på forhånd eller i gjæringsvekkeren, og blandes ved et omrøringssystem under prosessen. De resulterende gasser kan f.eks. leveres til et energitilførselsanlegg eller også benyttes for å dekke anleggets egen prosessenergi.

Kjente biogassanlegg har den ulempen at de sirkulerende røremekanisme-ne er meget vanskelig å produsere teknisk, dvs. fremfor alt mekanisk, og bruker en stor mengde energi, og sikrer fremdeles ikke homogen blanding og en tempe-raturfordeling i fermenteringsmaterialet, som er optimalt for prosessen.

Det er et mål med den fremlagte oppfinnelse å overvinne disse ulemper ved å tilveiebringe et fermenteringsanlegg som er mekanisk enklere og således billigere å produsere og operere, og som også sikrer optimal blanding og varme-fordeling.

Dette mål løses ifølge oppfinnelsen ved at omrøringsanordningen har om-røringsblader som er drevet sirkulært og som er operert individuelt.

Rørebladene består fordelaktig av skovler (paddeler) festet med holdere og tverrstenger til aksler, som er anbragt vesentlig tverrgående til beholderens vertikale midtplan.

Ifølge en foretrukket utførelse av oppfinnelsen, er et strømningssystem for et varmemedium fremskaffet på sideveggene, som igjen kan deles i flere oppvarmingskretser for å variere temperaturen ved forskjellige sektorer av oppvarmings-flaten. Strømningssystemet er fortrinnsvis anbragt på utsiden av beholdervegge-ne.

Ifølge en annen foretrukket utførelse av oppfinnelsen, er skrapere fremskaffet på beholderens gulv, med hvilke tungt bunnfall anbragt på beholdergulvet transporteres i porsjoner til en uttømmingsanordning. Disse skraperne kan enten være koplet til driften for omrøringsbladene, eller de kan også ha adskilte driven-heter slik at transportkapasiteten kan være fleksibelt tilpasset.

Foretrukne utførelser av oppfinnelsen er beskrevet heretter, med referanse til de vedføyde tegninger, hvor: Fig. 1 er et sideriss av en fermenteringsanordning med beholderens sidevegg tatt bort,

fig. 2 er et øvre planriss av en fermenteringsanordning med beholderens indre tak tatt bort,

fig. 3 er et frontriss av en fermenteringsanordning med den fremre veggen til beholderen tatt bort,

fig. 4 viser detaljer av omrøringsanordningen,

fig. 5 er en ytterligere detalj av omrøringsanordningen,

fig. 6 er et arrangement av flere anordninger forbundet med hverand-re for for-kompostering, fermentering og etter-kompostering.

Fermenteringsanordningen vist i fig. 1 og 2 består av en rektangulær, lukket beholder 1 med et indre kammer 1.1 som har plane vegger for opptak av fermenteringsmateriale 4.1. Beholderen har en fylleåpning 2 for friskt materiale og sirku-lert eller innsprøytet materiale, og uttømmingsåpninger 4 og 7 for nedbrytningsproduktene. Beholderen har også prøvefjerntngsåpninger 8 anbragt i sideveggene og gassfjerningsåpninger anbragt i sitt innvendige tak. En omrøringsanordning 3 for blanding av fermenteringsmateriale og en gulvskrapeanordning 12 for ut-tømming av avleiret, tungt bunnfall slik som sand, steiner, metalldeler etc, er plassert i beholderen. Disse to funksjonene utføres av forskjellige deler av omrø-ringsanordningen 3.

Blandingen utføres ved hjelp av et system av omrøringsblader som er vist i detalj i fig. 3 og 4.

Som klarest vist i fig. 3, er lagre 13 anordnet i par omkring midtveis oppe på innsiden av beholderens 1 vegger.

En aksel 14 er båret i et par lagre 13. I alt er fire aksler 14, som er anbragt på denne måten mellom sideveggene, jevnt fordelt over lengden av beholderen 1.

Et drivtannhjul 15 som i det foreliggende tilfelle omfatter en sektor på 180° er anbragt på midten av akslene. Tannhjulet passer inn i et tilsvarende tannet, lineær drevet rammeskinne 16. Rammeskinnen 16 er forbundet med en forbind-eisesstang 10 via en støtte 17 som strekker seg over hele lengden av beholderen 1, og som beveges bakover og forover ved hjelp av en drivanordning anbragt på beholderens utside. Andre typer driftsanordninger, f.eks. individuelle hydrauliske drivanordninger for hver aksel, etc, kan benyttes som alternativer.

Omrøringsbladet 18 er i hvert tilfelle anbragt midt imellom driftstannhjulet og lagrene. Disse består av en stang 19, vertikal til akselen 14 og festet dertil ved begge ender av hvilken er i hvert tilfelle en tverrstang 20 og en skovl 21, som er parallell til akselen, festet dertil. Stengene 19 og tverrstangen 20 består i den foreliggende utførelsen, av H-profiler, skovlene 21 består av platemetall. Forbindel-sen mellom akselen og stengene, og mellom akselen og tannhjul-sektoren, er fortrinnsvis forsterket med platemetall-vinkler 22.

Blandefunksjonen er klarest vist i fig. 4b. Drivtannhjulsektoren 15 og således akselen 14 og omrøringsbladene 18 er roterbare mot klokkeretningen, ifølge pilen 14, ved lineær forskyvning til høyre av forbindelsesstangen 10 og således støtten 17 og rammeskinnen 16 ifølge pilen 23. Denne rotasjonen trekker den øvre skovlen nedover gjennom fermenteringsmaterialet og flytter således materiale plassert i de øvre lagene nedover. Samtidig trekkes skovlen, som initielt er plassert ved bunnen, og derved materialet, oppover og dermed fra bunnen. Denne sirkulasjonen utfører en blanding av fermenteringsmaterialet. Prosessen gjen-tas ved intervaller etter behov, f.eks. når gassutviklingen som følger fermenteringsprosessen avtar eller opphører.

Uttømmingen av avleiret tungt bunnavfall 11 utføres ved hjelp av skrapere 12, som tydeligst er vist i fig. 5. Skraperne 12 er forbundet med forbindelsesstangen 10 og glir på gulvet til beholderen 1. De har et kileformet tverrsnitt med rampeformet bakende og bratt front. Under bakoverbevegelsen (til venstre i fig. 5) når de avleirede tungsubstansene frontsiden av skraperen via rampeoverflaten. I løpet av den neste fremoverbevegelsen, oppnås transport i retning uttøm-mingsskruen 7 med den bratte frontsiden.

Alternativt kan skraperne 12 være formet som klaffer som løfter med den lineære bakoverbevegelsen av omrøringsanordningen (til venstre i fig. 5), og derved glir over det avleirede materiale hvorved de synker under fremoverflyttingen av omrøringsanordningen (til høyre i fig. 5), og skyver avleiringene 11 inn i nærhe-ten av uttømmingsskruen 7.

Skraperne 12 kan fortrinnsvis aktiveres uavhengig av omrøringsbladenes drivenhet.

Som tydeligst vist i fig. 3, er et strømningssystem for et varmemedium med en innløpsledning 5 og en returledning 6 anbragt langs sideveggene i det nedre område. Varmeoverføring foregår direkte til fermenteringsmaterialet fra varme-strømningssystemet. Dynamisk varmeoverføring oppstår fra den sirkulære bevegelsen av omrøringsanordningen. Dette varmer opp fermenteringsmaterialet til den ønskede prosesstemperatur og kompenserer for strålingstapene via behol-dermantelen.

Oppvarmingsmediets strømningssystem kan inndeles i flere oppvarmingskretser som kan tilveiebringes med forskjellige varmekapasiteter for å variere temperaturen ved forskjellige sektorer av oppvarmingsoverflaten. Dette sikrer større fleksibilitet ved kontroll av temperturforiøpet, og tillater optimal tilpasning til pro-sessens krav.

Som et alternativ til oppvarming anbragt på innsiden av beholderen, kan oppvarmingsmediet være anbragt på utsiden av beholden/eggene. Dette har den fordelen at de indre veggene er glatte, og oppsamlingen av sediment reduseres.

Idet det nylig innfylte fermenteringsmateriale må oppvarmes ved begyn-nelsen av prosessen, og siden oppvarmingen bare bør utføres med små tempera-turforskjeller for å beskytte bakteriene, er en spesielt stor oppvarmingsoverflate nyttig i det første rørebladets område, som også innbefatter endeveggen. Idet det bare er varmetapet det må kompenseres for under fermenteringens videre forløp, kan varmen som tilføres fra utsiden reduseres gradvis, med det resultat at de ytre varmeelementene kan bli progressivt mindre.

Varmeelementene er fortrinnsvis laget i form av tynnveggede strømnings-systemer.

Fermenteringsmateriale blandes ved bevegelsen av røreblader 18 og deles opp ved skjærekreftene som genereres. Det faktum at omrøringsanordningen i høy grad strekker seg over hele det indre kammeret 1.1 fylt med fermenteringsmateriale, sikrer optimal blanding av alt fermenteringsmateriale, hvilket fører til høy prosess-stabilitet og effektiv avgassing av fermenteringsmaterialet sammen med den nevnte forbedrede oppvarmingen.

Et rektangulært eller flervtnklet tverrsnitt av beholderen med plane vegger, er optimalt for effektiviteten av røre-anordningen 3.

Fermenteringsmaterialet er i en relativt uforstyrret tilstand i rommet mellom de siste omrøringsbladene og uttømmingsåpningene 4,4', med det resultat at en meget kompakt svømmende kake kan formes på overflaten, hvilken dermed ikke uten vanskeligheter kan tømmes ut gjennom åpningen 4. For å forhindre dette, er en vesentlig horisontal transportspiral anbragt i dette område, vesentlig tverrgående til den langsgående aksen av anlegget. Denne transportspiralen har to innbyr-des motstående gjengede halvdeler på en slik måte at materialet transporteres fra de to sideområdene til midten med enhetlig rotasjonsretning.

En annen lukket transportspiral strekker seg i den langsgående retningen gjennom anlegget og tjener til å transportere materiale fra endeområde tilbake til

anleggets initielle område. Denne tilbake-blandingen av allerede fermentert materiale til det friske materiale, sørger for å kontrollere fysiske og bioteknologiske pro-sessparametre. Denne tilbake-biandingsspiralen kan enten være anbragt i gulvet eller i overftateområdet av fermenteringsmaterialet, sideveis eller i midten.

Fig. 6 viser det fordelaktige arrangementet av den fremlagte fermenteringsanordningen F sammen med en tilhørende oppstrøms-komposteringsanordning V og en nedstrøms-komposteringsanordning N. Avhengig av størrelsen på kompos-terings-anordningen, kan det være hensiktsmessig å anvende flere fermente-ringsanordninger i rekke ifølge den fremlagte oppfinnelse. Passende komposte-ringsanordntnger erf.eks. målet med sveitsisk patentsøknad nr. 03106/92-8, ca-nadisk patentsøknad nr. 2107646; europeisk patentsøknad nr. 93810694.5 og US-patentsøknad serienr. 08/131899.

Claims (6)

1. Fermenteringsanlegg for den biologiske nedbrytningen av organisk materiale og for å oppnå biogassen som kommer fra nedbrytningen med en lukket beholder med en mateåpning forfriske produkter og sirkulerende produkter eller innpodingsmidler og en uttømningsåpning for nedbrytningsproduktene og med en om-røringsanordning for blanding av fermenteringsproduktet, karakterisert v e d at omrøringsanordningen (3) har omrøringsblader (18) som er drevet sirkulært og som er operert individuelt.

2. Fermenteringsanlegg ifølge krav 1, karakterisert ved at omrøringsbladet (18) består av stenger (19), tverrstenger (20) og skovler (21), som er festet til aksler (14) som er anordnet diago-nalt til det vertikale midtplanet av beholderen.

3. Fermenteringsanlegg ifølge et av kravene 1-2, karakterisert ved at et strømningssystem (5, 6) for en oppvarmingsinn-retning er anordnet på sideveggene.

4. Fermenteringsanlegg ifølge krav 3, karakterisert ved atstrømningssystemetforoppvarmingsinnretningen er avdelt i flere oppvarmingskretser, for å variere temperaturen i forskjellige sektorer av oppvarmingsoverflaten.

5. Fermenteirngsanlegg ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at skrapere (12) er anordnet på bunnen av beholderen, med hvilke sedimenter (11) anbrakt på bunnen av beholderen er transportert i porsjoner til uttømmingsanordningen (7).

6. Fermenteringsanlegg ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at en transportinnretning er anbrakt på langs i huset for å transportere fermenteringsproduktet fra endeområdet til fylleområdet.