NO330315B1 - Anordning for produksjon av gass, og omdanning av organisk avfall - Google Patents

Anordning for produksjon av gass, og omdanning av organisk avfall Download PDF

Info

Publication number
NO330315B1
NO330315B1 NO20092495A NO20092495A NO330315B1 NO 330315 B1 NO330315 B1 NO 330315B1 NO 20092495 A NO20092495 A NO 20092495A NO 20092495 A NO20092495 A NO 20092495A NO 330315 B1 NO330315 B1 NO 330315B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
shaft
organic
tank
transfer device
organic material
Prior art date
Application number
NO20092495A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20092495A1 (no
Inventor
Uno Andersen
Original Assignee
Uno Andersen
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 Uno Andersen filed Critical Uno Andersen
Priority to NO20092495A priority Critical patent/NO330315B1/no
Priority to LTEP10794409.2T priority patent/LT2449086T/lt
Priority to ES10794409.2T priority patent/ES2602755T3/es
Priority to PCT/NO2010/000253 priority patent/WO2011002303A1/en
Priority to EP10794409.2A priority patent/EP2449086B1/en
Priority to PL10794409T priority patent/PL2449086T3/pl
Priority to SI201031322A priority patent/SI2449086T1/sl
Priority to PT107944092T priority patent/PT2449086T/pt
Priority to DK10794409.2T priority patent/DK2449086T3/en
Publication of NO20092495A1 publication Critical patent/NO20092495A1/no
Publication of NO330315B1 publication Critical patent/NO330315B1/no

Links

Classifications

    • 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
    • C12M41/00Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/12Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of temperature
    • C12M41/18Heat exchange systems, e.g. heat jackets or outer envelopes
    • C12M41/22Heat exchange systems, e.g. heat jackets or outer envelopes in contact with the bioreactor walls
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/05Stirrers
    • B01F27/11Stirrers characterised by the configuration of the stirrers
    • B01F27/115Stirrers characterised by the configuration of the stirrers comprising discs or disc-like elements essentially perpendicular to the stirrer shaft axis
    • B01F27/1151Stirrers characterised by the configuration of the stirrers comprising discs or disc-like elements essentially perpendicular to the stirrer shaft axis with holes on the surface
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/60Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis
    • B01F27/73Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis with rotary discs
    • 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
    • C12M21/00Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/04Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
    • 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
    • C12M27/00Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C12M27/02Stirrer or mobile mixing elements
    • C12M27/06Stirrer or mobile mixing elements with horizontal or inclined stirrer shaft or axis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/02Biological treatment
    • C02F11/04Anaerobic treatment; Production of methane by such processes
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)

Abstract

En anordning for biologisk nedbrytning av organisk materiale og for å produsere biogassfra nevnte nedbrytning, omfattende en lukket beholder (4) med en mateåpning (12) for det organiske materialet og utførselsåpninger (5, 18) for nedbrytningsproduktene og ett eller flere rotasjonselementer (26) opplagret på en aksel (24) og anbrakt for rotasjon i beholderen. Hvert rotasjonselement (26) omfatter minst ett plateformet element (28, 28a-c) og en forflytningsanordning (30) for forflytning av det organiske materialet fra en første side (30a) av forflytningsanordningen til en andre side (30b) av forflytningsanordningen. Det plateformede elementet omfatter et sylinderlegeme (28; 28-a-c) tilknyttet forflytningsanordningen (30), konsentrisk om akselen (24).

Description

Oppfinnelsen vedrører fermenteringsanlegg for biologisk nedbrytning av organisk materiale og tilhørende produksjon av biogass. Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen en anordning for biologisk nedbrytning av organisk materiale og for å produsere biogass fra nevnte nedbrytning, som angitt i innledningen til krav 1.
Bakgrunn for oppfinnelsen
Fermenteringsanlegg, også omtalt som biogassanlegg og bioreaktorer - hvor biologisk avgall og organisk avfall fra dyr og mennesker gjøres om til gass ved anaerobe biologiske prosesser, og avfallet brytes ned til en anvendbar kompostmasse - er vel kjent. Gassen som dannes inneholder store mengder metan (CH4) samt bl.a. CO2og hydrogensulfid (H2S), som kan brennes for å gi varme og strøm eller den brukes som drivstoff i biler og andre transportmidler.
Gjæringsprosessen og nedbrytningen av det biologiske materialet foregår i en lukket beholder for å forhindre tilførsel av oksygen fra den omkringliggende luft og for å kunne samle opp den produserte biogassen i kontrollerte former.
Nedbrytningen av det biologiske materialet er tidkrevende og fordrer derfor materialet oppholder seg opptil flere dager i beholderen. Videre innholder kjente anlegg ofte en eller flere omrøringsanordninger og/eller sirkulasjonspumper.
Biogassanlegg er ofte store, komplekse og kapitalkrevende, hvilket medfører at terskelen for å bygge slike anlegg er høy. Manger kommuner velger derfor å transportere det organiske avfallet til anlegg langt unna, hvilket er dyrt og energikrevende, eller de ser seg ikke tjent med å kildesortere avfallet overhodet, hvilket betyr at store mengder potensiell energi går tapt.
Signaler i tiden om økte priser på kunstgjødsel gjør at landbruksnæringen vil satse mer på bruk av organisk gjødsel. Dette krever flere og mindre biogassanlegg.
Det er bl.a. kjent fra Danmark en bioreaktor som omdanner organisk materiale i løpet av 4 - 5 dager, og har en relativ høy gassproduksjon. Bakterier er med på å bryte ned den organiske massen og produsere metangass. Denne kjente reaktoren er inndelt i kamre med en serie parallelle vegger, som den organiske massen må strømme mellom. Bakterier fester seg til veggene i kammeret. Når kammeret har mange vegger, blir overflaten stor. Dette gir grunnlag for høy produksjon av bakterier som er med på å omdanne organisk matreale. Celledeling i kulturen frigjør bakterier som blander seg inn i den organiske massen og er med på og omdanner den.
Bakterier til nedbryting utnyttes også i biologiske renseprosesser av kloakk i renseanlegg. Etter sedimenteringsprosessen inneholder slamvannet mye næring. Gjennom en biologisk prosess blir slamvannet ført inn i et kar som inneholder åpne plaststrukturer, et biologisk filter. Bakterier vil fester seg til disse når slamvannet renner gjennom, og de er med på å bryte ned næringsstoffene. Plaststrukturene har en gitt overflate. Gjennomstrømningshastigheten i karet beregnes etter kvadratmeter overflate på den totale mengde plaststrukturer.
Kjente bioreaktorer er avhengig av at biomassen varmes opp, vanligvis ved hjelp av varmeelementer i tanken. En god omrøring av massen er nødvendig for å holde en jevn temperatur. Det monteres derfor ofte flere agitatorer i de kjente bioreaktorene, eller det benyttes pumper som sirkulere den organiske massen. Massen pumpes gjennom en varmeveksler på vei tilbake til tanken. Varierende temperatur i biomassen gir redusert omdanning og gassproduksjon. Oppholdstiden for organisk masse i slike reaktorer kan ligge mellom 14 og 21 dager. Omrøring i tankene vil blande bakterier og de ulike trinnene biomassen må gjennom under nedbrytningsprosessene. Dette kan medføre lenger oppholdstid i tanken før biomassen er omdannet.
Tanker i biogassanlegg må holdes rene innvendig. Omrøringsmekanismer og varmerør i tanken må også rengjøres, og bunnfall i tanken må fjernes. Biomassen i store tanker av kjent type kan få problemer med at den kan å skille seg i to faser; en toppfase og en bunnfase. Skum som dannes kan skape problemer i gassen som utvikles. Bunnfasen vil inneholde de tyngre sedimentene, mens toppfasen inneholder de lettere sedimentene som kan skape problemer for anlegg som bruker pumper til omrøring og oppvarming av biomassen. Den tyntflytende toppfasen kan danne kanaler igjennom bunnfasen og sirkulere gjennom tank og pumpeanlegget. De tunge sedimentene i bunnfasen vil da ikke sirkulere og reaktoren får store problemer. Det er viktig å ha en homogen masse for skal reaktoren fungere optimalt. Disse reaktorene har et tørrstoffinnhold mellom 5 og 15 % i biomassen. De kjente anlegg må alle stanses i perioder for rengjøring.
Det er også viktig å ha god kontroll på temperaturen for å få best mulig resultat. Kjente bioreaktorer består ofte av en stor tank, hvor den organiske massen blir sirkulert gjennom en varmeveksler. Denne omrøringen som da skjer vil også blande bakteriene i den organiske massen, men den vil også blande bakterieprosessene. Dette kan gi redusert omdanning og mindre gassproduksjon, hvilket anses som en ulempe.
JP 2006-255626 A beskriver en fermenteringsbeholder der organisk masse og vann sirkuleres i beholderen ved hjelp av omrøringsinnretninger. DE 102005057979 Al beskriver en tilsvarende innretning som benytter agitatorer, mens GB 1 317 836 A viser en fermenteringsanordning som benytter et rotasjonselement med perforerte plater slik at de ulike fasene som tilføres tanken skal komme i kontakt med hverandre.
Der er derfor behov for et anlegg som løser ett eller flere av problemene ved den kjente teknikk.
Sammendrag av oppfinnelsen
Oppfinnelsen er angitt i det selvstendige kravet, mens de uselvstendige kravene angir andre kjennetegn ved oppfinnelsen.
Det er frembrakt en anordning for biologisk nedbrytning av organisk materiale og for å produsere biogass fra nevnte nedbrytning, omfattende en lukket beholder med en mateåpning for det organiske materialet og utførselsåpninger for nedbrytningsproduktene og ett eller flere rotasjonselementer opplagret på en aksel og anbrakt for rotasjon i beholderen, kjennetegnet ved at hvert rotasjonselement omfatter minst ett plateformet element og en forflytningsanordning for forflytning av det organiske materialet fra en første side av forflytningsanordningen til en andre side av forflytningsanordningen, og der det plateformede elementet omfatter et sylinderlegeme tilknyttet forflytningsanordningen, konsentrisk om akselen.
Fortrinnsvis omfatter det plateformede elementet et sylinderlegeme tilknyttet forflytningsanordningens andre side og ragende ut fra denne, konsentrisk om akselen.
I en utførelsesform omfatter hvert rotasjonselement et flertall sylinderlegemer med ulike diametre og tilknyttet forflytningsanordningens andre side og ragende ut fra denne, konsentrisk om akselen.
Forflytningsanordningen omfatter i en utførelsesform et skiveformet element anordnet hovedsakelig normalt på akselen og med et flertall gjennomgående åpninger fra skivens første side til skivens andre side.
Fortrinnsvis er det ved hver åpning på det skiveformede elementets første side anordnet et skovlelement ragende ut fra nevnte første side.
I en utførelsesform oppviser åpningenes tverrsnittsprofil i rotasjonselementets aksialplan en vinkel a med akselen som er forskjellig fra 0, fortrinnsvis større enn 0, mer fortrinnsvis lik 45°.
Beholderen er i en utførelsesform forsynt med en utvendig varmekappe, hvorved temperaturen i det organiske materialet kan reguleres.
Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe et kompakt og selvstendig anlegg som er fleksibelt i installasjon og bruk, som kan håndtere høye tørrstoffandeler og som trenger en kortere oppholdstid enn de kjente anlegg.
Bioreaktoren ifølge oppfinnelsen inneholder store flater som bakteriene kan feste seg til, og de ulike bakteriene vil være stasjonære og stabile i reaktorens aksialretning. Rotasjon og innmating kan justeres etter behov.
Anlegget ifølge oppfinnelsen kan kjøres med et høyt tørrstoffinnhold, som gjør at det organiske sluttproduktet vil bli lettere å håndtere. Mens de kjente anlegg opererer med et tørrstoffinnhold på 5 - 15% og følgelig er avhengig av store mengder vann, kan anlegget ifølge oppfinnelsen operere med tørrstoffinnhold på 40 - 50%.
Omdanningen av den organiske massen skjer i flere trinn. Hydrolyse er første trinn. Flere ulike bakterier bryter ned komplekse forbindelser og skiller ut enzymer som nye bakterier bruker til nedbryting av cellulose. De hydrolyserte produktene blir absorbert av fermentative bakterier som er med på å danne metan.
Når gjennomstrømningshastigheten er riktig, vil de ulike trinnene bli fordelt på kamrene i bioreaktoren. I hvert kammer skjer en ny prosess i nedbrytingen av den organiske massen. Bakteriene blir stasjonære, bakteriefloraen i tanken kan styres ved temperatur og rotasjonshastigheten på vingene.
Anordningen ifølge oppfinnelsen ed gass fra nedbrytningen av det organiske. I denne prosessen vil det også bli reduserer problemet med skumdannelse, ettersom vingenes rotasjon vil trekke skummet ned i den organiske massen igjen.
Hullene og skovlene i hver skive fører den organiske massen i en skrubevegelse gjennom skiven, der massen får "hvile" inntil den føres gjennom neste skive.
Figuroversikt
Disse og andre kjennetegn ved oppfinnelsen vil bli ytterligere forklart i den etterfølgende beskrivelsen av en utførelsesform, fremsatt som et ikke-begrensende eksempel, med henvisning til de medfølgende tegningene, der: Figur 1 er en prinsippskisse, sett fra siden, av anordningen ifølge oppfinnelsen montert i en container; Figur 2 er en prinsippskisse av de innvendige rotasjonselementene i anordningen ifølge oppfinnelsen, der en del av tankens vegg er fjernet; Figur 3a viser en utførelsesform av rotasjonselementet ifølge oppfinnelsen, sett forfra; Figur 3b viser rotasjonselementet vist i figur 3a, sett fra siden; Figur 3c viser rotasjonselementet vist i figurene 3a og 3b, sett bakfra; Figur 4 er en snittegning av rotasjonselementet vist i figur 3b, langs snittlinjen A-A vist i figur 3 a. Figur 5 er et forstørret utsnitt av et parti av figur 4; Figur 6 er en prinsippskisse som viser en alternativ utførelsesform av rotasjonselementet, sett bakfra; Figurene 7a og 7b er prinsippskisser som viser alternative utførelsesformer av hull og skovler; Figur 8 er en prinsippskisse som viser tanken sett fra siden, delvis gjennomskåret for å vise et temperaturreguleringssystem; og
Figur 9 viser anordningen vist i figur 8, sett fra en ende.
Beskrivelse av en utførelsesform av oppfinnelsen
Figur 1 viser anordningen ifølge oppfinnelsen montert sammen med en forbehandlingsenhet 2 i en container 6. Forbehandlingsenheten 2 som f.eks. kan være en kvern eller lignende, omfatter et påfyllingslokk 3 for organisk materiale og et tilførselsrør 22 som via en pumpe 14 er knyttet til et innløp 12 på beholderen 4.1 forbehandlingsenheten 2 hakkes og/eller kvernes det organiske materialet og tilsettes om nødvendig væske i større eller mindre grad. Forbehandlingsenheten er av kjent type og tjener til å fremstille en organisk masse som kan føres inn i bioreaktoren.
Bioreaktoren er i form av en beholder 4, her vist som en sylinderformet tank, er understøttet av fundamenter 16 og har en delingsflens 10 slik at tanken kan åpnes, f.eks. for inn- og utmontering av komponenter inne i tanken. Den stiplede linjen 10' angir en alternativ delingsflens.
Beholderen eller tanken 4 er videre forsynt med et utløp 5 for behandlet organisk masse og et utløp 18 for uttak a gass. Nødvendige tilslutningsrør, pumper og ventiler tilknyttet utløpene for videre behandling av er ikke vist ettersom disse enhetene er kjent teknikk.
Figur 1 viser også at tanken 4 har en gjennomgående aksel 24, roterbart understøttet i hver ende på egnede opplagringer 11, og drivverk 8 for tilknytning til eksterne motorer eller lignende (ikke vist), for rotasjon av akselen.
Det vises så til figur 2, der en del av tankens 4 vegg er fjernet. Tanken rommer et antall rotasjonselementer 26, som er roterbart opplagret på akselen 24, for derved å kunne rotere når drivverket 8 er i drift. Det kan være nødvendig med flere opplagringer inne i tanken for akselen 24, men kun de to endeopplagringene 11 er vist her.
Rotasjonselementene 26 er anbrakt på akselen med en avstand s seg i mellom, det vil si fra det ene rotasjonselementets bakre ende til det påfølgende rotasjonselementets forside. Avstanden mellom tilliggende rotasjonselementers forsider er angitt med henvisningsbokstaven d. Avstandene s og d dimensjoneres etter behov for det aktuelle anlegget.
Pilene merket Si og So angir strømningsretningen for den organiske massen henholdsvis inn i og ut av tanken, og pilen merket G angir strømningsretningen for den produserte biogassen. Når det derfor i det etterfølgende benyttes begreper som "foran", "bak", "forside", "bakside", etc., er dette relatert til den organiske massens strømningsretning gjennom tanken. For eksempel er "bak" nedstrøms av "foran".
Oppbygningen og utformingen av rotasjonselementet 26 vil nå bli beskrevet, først med henvisning til figurene 3a-c.
Rotasjonselementet 26 omfatter en sirkelrund skive 30 forsynt med et antall gjennomgående hull 32, dvs. åpninger mellom skivens 30 forside 30a og bakside 30b. Hvert hull 32 er fordelaktig utstyrt med en skovl 34 som når rotasjonselementet 26 roteres, vil gripe inn i den organiske massen og føre denne gjennom hullet. Skiven, med hullene 32 og skovlene 34 fungerer derfor som en masseforflytningsenhet for den organiske massen.
Figur 4, som er en snittegning av rotasjonselementet, viser at hullene 32 er skråstilt i forhold til akselen 24. Figur 5, som er et forstørret utsnitt av en øvre del av figur 4, viser at hullet løper igjennom skiven 30 med en vinkel a > 0. Figurene 7a og 7b viser alternative hullprofiler og utforminger av skovlene 34'; 34", samt illustrerer at skivens tykkelse/kan varieres i de ulike utførelsesformene .
Som vist i figurene 3c, 4 og 5 er det festet to sylinderformede eller tønneformede elementer 28a, 28b på skivens bakside 30b. De sylinderformede elementene - i det etterfølgende også omtalt som "vinger" er anordnet konsentrisk om akselen 24, og hullene 32 er anordnet mellom vingene 28a,b. Det skal forstås at antall vinger og antall hull mellom vingene kan tilpasses etter behov, f.eks. tankens størrelse, den organiske massens beskaffenhet og ønsket gjennomstrømningshastighet. Likeledes kan vingenes aksiale utstrekning w dimensjoneres etter behov for det aktuelle anlegget, fortrinnsvis sammen med parametrene s og d som omtalt over. Figur 6 viser i så måte en alternativ utførelsesform med tre vinger 28a, b, c konsentriske om akselen 24, og et større antall hull 32 mellom vingene.
Bioreaktorens kjerne er altså en eller flere rotasjonselementer 26, utformet som beskrevet over og opplagret på akselen 24.
Når rotasjonselementet roteres, vil organisk masse ledes gjennom hullene i skiven og komme inn i det hulrommet som dannes av skivens bakside 30b og den tilhørende vingen.
Den roterende skiven 30 og de påmonterte vingene 28a-c danner en stor overflate som eksponeres for den organiske massen. På denne overflaten vil det bygge seg opp bakterier som er med på å omdanne den organiske massen, bl.a. slik at det produseres biogass.
Når bioreaktoren er i bruk pumpes den organiske massen inn i reaktoren fra forbehandlingskvernen 2. Som nevnt over vil størrelsen på hullene 32 i skivene 30, samt skivenes rotasjonshastighet, være med på og bestemme hastigheten på innmatingen av massen i reaktoren. Den organiske massen vil på denne måten bli presset fra skive til skive gjennom tanken 4. Prosessen vil på denne måten gå svært kontrollert og bakteriekulturene vil omdanne den organiske massen.
Ved bruk reguleres innmatningen av organisk masse slik at den fortrinnsvis opptar mellom<1>-$ og U av tankens volum. Skivene 30 vil rotere forholdsvis sakte gjennom den organiske massen som vil være i tanken. De sylinderformede vingene 28a-c og den tilhørende skiven gir en forholdsvis stor overflaten som eksponeres for massen.
Når skivene 30 og vingene 28a-c er i kontakt med det organiske materialet, vil bakterier feste seg på disse elementenes overflater. Bakteriene vil på denne måten bli stasjonære i reaktorens aksialretning, og med god tilgang til nytt organisk materiale vil de øke i antall.
Rotasjonselementet 26 vil rotere forholdsvis sakte. Bakteriekulturen som vokser på overflaten av skiven og vingene vil dermed komme i god kontakt med det organiske materialet. Noen bakterier vil falle av og blande seg inn i materialet, og nye vil utvikle seg på skiven. Løsrevne bakterier vil blande seg i den organiske massen og gi en raskere omdannelse.
En anaerob nedbryting skjer i flere faser. Disse fasene vil foregå i en bestemt rekkefølge i anordningen ifølge oppfinnelsen. De forskjellige prosessene vil bli naturlig fordelt på skivene i bioreaktoren. Rotasjonselementene 26 vil fungere som fysiske skiller som vil hindre at prosessene blander seg.
Når den organiske massen kommer inn i rommet som avgrenses av skivens bakside 30b og vingene 28a-c, blir den blandet med bakterier. Massen vil oppholde seg mellom vingene en periode, før den mates inn i hullene 32 i neste (nedstrøms) skiven. I rommet bak denne neste skiven kan det være en annen bakteriekultur som fortsetter å bryte ned andre stoffer i den samme organiske massen, eller den kan fortsette nedbrytningen av det som er påbegynt.
Rotasjonselementenes skiver med de tilhørende sylinderformede vingene danner således en stor overflate som bakteriene kan vokse på. Store overflater gir gode muligheter for bakterievekst, men det er også viktig å ha god kontroll på temperaturen for å få best mulig resultat. Dette for eksempel kontrolleres av en isolert varmekappe utenpå tanken, som vist skjematisk i figurene 8 og 9, henholdsvis sett fra siden og fra en ende. Et rørsystem 36 løper langs tankens vegg og har et innløp 36a og et utløp 36b for tilknytning til nødvendige pumper, varmevekslere, etc. av kjent type. Hensikten med varmekappen er for å sikre en stabil temperatur i reaktoren, ikke å varme opp innholdet i tanken. Varmekappen kan i en utførelsesform være utformet som innstøpte plastkanaler 36 utenpå tanken, der vann eller annet termisk medium kan sirkulere. Utenpå kanalene kan det monteres et isolerende lag (ikke vist), for å hindre varmetap.
I én utførelsesform kan temperaturen i varmekappen være om lag 55 °C. Ettersom bakteriekulturens sammensetning og den resulterende gassblandingen er temperatursensitiv, kan varmekappen kan også benyttes til en styring av temperaturen inne i tanken, for derved å produsere mest mulig av ønsket gasstype.
Som nevnt over fungerer hullene 32 i skivene 30 slik at den organiske massen føres til rommet som defineres av skivens bakside 30b og de tilhørende sylinderformede vingene 28a-c. Som nevnt og vist i figurene 4, 5 og 7a er med fordel hullenes 32 tverrsnitt skråstilt i forhold til akselen 24. Fortrinnsvis er vinkelen a = 45°. For lettere å lede den organiske massen inn gjennom skiven, kan hullene ved skivens forside 30a være påmontert en utstikkende skål eller skovl 34. figurene 7a,b viser alternative utførelsesformer av skovlene 34'; 34".
Når skiven roterer i samme retning som skovlenes åpning, bidrar skovlene til å lede massen inn i og gjennom hullene, vist med pilene S i figurene 7a og 7b. Som nevnt må hullenes plassering og størrelse beregnes og må plasseres slik at riktig mengde organisk masse blir ledet inn mellom de sylinderformede vingene. Det volumet som vingene definerer må da først beregnes, for at dette skal stå i forhold til hverandre.
Eksempel - kompakt anlegg
En standard (40 fot) container 6 kan romme en tank 4 med en diameter på 2,10 m og en lengde på 10m, dvs. et volum på omlag 35 m<3>.
Anlegget er termofilt; temperaturen i tanken 4 holdes på et jevnt nivå, fortrinnsvis mellom 55 °C og 57 °C ved hjelp av varmekappen 36. Varmekappen 36 transporterer varmt vann og omfatter rør på oversiden og undersiden av tanken 4 (jf. figurene 8 og 9). Temperaturen i tanken kan reguleres og styres med denne varmekappen. Rommet mellom tankens varmekappe og containeren isoleres fortrinnsvis, for å unngå varmetap.
Oppholdstid i tanken for det organiske materialet er om lag 5 - 6 dager.
Rotasjonselementene 26 i tanken 4 roterer gjennom den organiske massen. På hvert rotasjonselement 26 danner skiven 30 og de tilhørende vingene 28; 28a-c til sammen danne en stor overflate som eksponeres for den organiske massen. Denne overflaten vil bli begrodd av bakterier, som vil være med på nedbrytningen av det organiske materialet. Når rotasjonselementene 26 roterer vil de gi grunnlag for mer bakterievekst, og bakterier vil blande seg inn i det organiske materialet, og nedbrytningen vil gå raskere. Som kjent er anaerob nedbrytning av organisk masse det grunnleggende for å produsere metan. Opparbeides det en god bakteriekultur og innblandingen av bakterier i den organiske massen er effektiv, vil dette gi ett godt grunnlag for en høy produksjon av metangass.
Designdata:
Dette gir følgende arealer som eksponeres for organisk masse:
Ett rotasjonselement som roterer sakte gjennom den organiske massen vil altså få en total overflate på ca. 40 m2 som bakterier vil kunne feste seg til.
En tank som er 10 meter lang vil inneholde 10 roterende skiver med vinger, totalt 400 mz flate som vil være dekket med ulike bakterier.
Innmating av organisk masse er beregnet til 5 m3 pr døgn. Dette er et lite volum i forhold til andre biogassanlegg, men ved å tilføre lite vann og ha høyt tørrstoffinnhold, kan dette anlegget dekke behovet til 8 000 til 10 000 husstander i en kommune.
Med en jevn innmating til tanken, vil 5 m<3>bli omrørt og komme i kontakt med bakterier som vokser på 80 m<2>fordelt på to skiver med vinger.
Tanken bør bare fylles % full med organisk masse. Det vil si at det vil være ett luftrom som vil bli fylt med gass fra nedbrytningen av det organiske. I denne prosessen vil det også bli skum som vil kunne bygge seg opp, men vingenes rotasjon vil trekke skummet ned i den organiske massen igjen. Vingenes rotasjon vil også lage strømninger og bevegelser i den organiske massen. Når tanken bare er % full vil ikke den organiske massen kunne rotere rundt sammen med vingene. Rotasjonen vil bli brutt opp og det vil bli en turbulent strøm på den siden vingene løfter seg opp av den organiske massen.
Organisk masse vil på denne måten bli omrørt og blandet med bakterier som er med på nedbrytning og omdanning.
Nedbrytningen deles inn i to hovedgrupper, hydrolyse og fermentering.
Hydrolysen bryter ned organiske komponenter som karbohydrater, protein og fett. Ulike bakterier er med på denne nedbrytningen. Høyt innhold av cellulose kan redusere nedbrytningshastigheten noe.
De hydrolysene produktene nedbrytes videre av fermentative bakterier. I en velfungerende anaerobt miljø, vil mange av de organiske forbindelsene raskere bli omsatt av de fermentative bakteriene til metan og hydrogen forbindelser.
Nedbrytningen foregår i en bestemt rekkefølge, og skivenes rotasjon og innmating av organisk masse gir en meget god kontroll av bakterier og omdanning.
Det er mange ulike biogassanlegg. En av fordelene med anlegget ifølge oppfinnelsen er at det kan kjøres med et høyt tørrstoffinnhold. Den organiske massen kan være som en tykk grøt, noe som gjør at det organiske sluttproduktet vil bli lettere å håndtere. Den høye temperaturen kan utnyttes når massen skal tørkes ytterligere og kjøres gjennom et pelletsanlegg. Det organiske vil være lett å håndtere som pellets.
Om ønskelig kan flere anlegg ifølge oppfinnelsen koples sammen i serie.

Claims (7)

1. Anordning for biologisk nedbrytning av organisk materiale og for å produsere biogass fra nevnte nedbrytning, omfattende en lukket beholder (4) med en mateåpning (12) for det organiske materialet og utførselsåpninger (5, 18) for nedbrytningsproduktene og ett eller flere rotasjonselementer (26) opplagret på en aksel (24) og anbrakt for rotasjon i beholderen,karakterisert vedat hvert rotasjonselement (26) omfatter minst ett plateformet element (28, 28a-c) og en forflytningsanordning (30) for forflytning av det organiske materialet fra en første side (30a) av forflytningsanordningen til en andre side (30b) av forflytningsanordningen, og der det plateformede elementet omfatter et sylinderlegeme (28; 28-a-c) tilknyttet forflytningsanordningen (30), konsentrisk om akselen (24).
2. Anordning ifølge krav 1, der det plateformede elementet omfatter et sylinderlegeme (28; 28-a-c) tilknyttet forflytningsanordningens (30) andre side (30b) og ragende ut fra denne, konsentrisk om akselen (24).
3. Anordning ifølge et hvilket som helst av kravene 1-2, der hvert rotasjonselement (26) omfatter et flertall sylinderlegemer (28-a-c) med ulike diametre og tilknyttet forflytningsanordningens (30) andre side (30b) og ragende ut fra denne, konsentrisk om akselen (24).
4. Anordning ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, der forflytningsanordningen (30) omfatter et skiveformet element (30) anordnet hovedsakelig normalt på akselen (24) og med et flertall gjennomgående åpninger (32) fra skivens første side (30a) til skivens andre side (30b).
5. Anordning ifølge krav 4, der det ved hver åpning (30) på det skiveformede elementets første side (30a) er anordnet et skovlelement (34; 34'; 34") ragende ut fra nevnte første side.
6. Anordning ifølge krav 4 eller krav 5, der åpningenes tverrsnittsprofil i rotasjonselementets aksialplan oppviser en vinkel a med akselen (24) som er forskjellig fra 0, fortrinnsvis større enn 0, mer fortrinnsvis lik 45°.
7. Anordning ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, der beholderen (4) er forsynt med en utvendig varmekappe (36), hvorved temperaturen i det organiske materialet kan reguleres.
NO20092495A 2009-07-02 2009-07-02 Anordning for produksjon av gass, og omdanning av organisk avfall NO330315B1 (no)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20092495A NO330315B1 (no) 2009-07-02 2009-07-02 Anordning for produksjon av gass, og omdanning av organisk avfall
LTEP10794409.2T LT2449086T (lt) 2009-07-02 2010-06-30 Įrenginys, skirtas biodujų gamybai iš organinių atliekų
ES10794409.2T ES2602755T3 (es) 2009-07-02 2010-06-30 Un dispositivo para la producción de biogás a partir de desechos orgánicos
PCT/NO2010/000253 WO2011002303A1 (en) 2009-07-02 2010-06-30 A device for the production of biogas from organic waste
EP10794409.2A EP2449086B1 (en) 2009-07-02 2010-06-30 A device for the production of biogas from organic waste
PL10794409T PL2449086T3 (pl) 2009-07-02 2010-06-30 Urządzenie do produkcji biogazu z odpadów organicznych
SI201031322A SI2449086T1 (sl) 2009-07-02 2010-06-30 Naprava za proizvodnjo bioplina iz organskih odpadkov
PT107944092T PT2449086T (pt) 2009-07-02 2010-06-30 Dispositivo para a produção de biogás a partir de resíduo orgânico
DK10794409.2T DK2449086T3 (en) 2009-07-02 2010-06-30 Device for the production of biogas from organic waste

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20092495A NO330315B1 (no) 2009-07-02 2009-07-02 Anordning for produksjon av gass, og omdanning av organisk avfall

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20092495A1 NO20092495A1 (no) 2011-01-03
NO330315B1 true NO330315B1 (no) 2011-03-28

Family

ID=43411209

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20092495A NO330315B1 (no) 2009-07-02 2009-07-02 Anordning for produksjon av gass, og omdanning av organisk avfall

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP2449086B1 (no)
DK (1) DK2449086T3 (no)
ES (1) ES2602755T3 (no)
LT (1) LT2449086T (no)
NO (1) NO330315B1 (no)
PL (1) PL2449086T3 (no)
PT (1) PT2449086T (no)
SI (1) SI2449086T1 (no)
WO (1) WO2011002303A1 (no)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2398743A4 (en) 2009-02-18 2012-10-03 Anaergia Inc ANAEROBIC FERMENTATION FOR BIOGAS PRODUCTION
ES2910442T3 (es) 2010-08-13 2022-05-12 Anaergia Inc Tratamiento de agua residual municipal con digestión anaeróbica
WO2012103629A1 (en) 2011-02-03 2012-08-09 Anaergia Inc. Treatment of waste products with anaerobic digestion
FR3012346A1 (fr) * 2013-10-25 2015-05-01 Innov Ener Cuve pour une installation de methanisation pour la production de biogaz
US9604850B2 (en) 2013-12-27 2017-03-28 Weylchem Sustainable Materials, Llc Ammonia borane purification method
DE102014004939B4 (de) * 2014-04-04 2017-11-23 Bio-Gascompacta Gmbh Transportabler modularer Fermenter mit vorgebbarem Aufnahmevolumen
EP4095106A1 (en) * 2015-01-27 2022-11-30 Anaergia Inc. Treatment of waste products with anaerobic digestion
FR3037598B1 (fr) * 2015-06-16 2019-11-08 Adg - Ateliers Des Graves Systeme de transformation anaerobie de matieres organiques en biogaz
FR3093111A1 (fr) * 2019-02-21 2020-08-28 Nicolas Nicolas Girent Digesteur en container avec agitation centrifuge.

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1317836A (en) * 1971-03-12 1973-05-23 Atlantic Richfield Co Fermentor for contacting hydrocarbons air and nutrient
JP2006255626A (ja) * 2005-03-18 2006-09-28 Kajima Corp 乾式嫌気性消化装置
DE102005057979A1 (de) * 2005-12-05 2007-06-06 Linde-Kca-Dresden Gmbh Fermentationseinrichtung und Verfahren zur Gewinnung von Biogas

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI60853C (fi) * 1978-11-13 1982-04-13 Johan Reinhold Enqvist Anordning foer foerbaettring av metanproduktion vid anaerob roetning av orniska substanser
WO1984000378A1 (en) * 1982-07-16 1984-02-02 Josef Probst Device for the production of biogas
FI66338C (fi) * 1982-12-09 1984-10-10 Ahlstroem Oy Bioreaktor
AU2006202894A1 (en) * 2006-07-06 2008-01-24 Byung-Dae Kang Apparatus for Making Gas and Fertilizer From Food and Organic Wastes

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1317836A (en) * 1971-03-12 1973-05-23 Atlantic Richfield Co Fermentor for contacting hydrocarbons air and nutrient
JP2006255626A (ja) * 2005-03-18 2006-09-28 Kajima Corp 乾式嫌気性消化装置
DE102005057979A1 (de) * 2005-12-05 2007-06-06 Linde-Kca-Dresden Gmbh Fermentationseinrichtung und Verfahren zur Gewinnung von Biogas

Also Published As

Publication number Publication date
LT2449086T (lt) 2016-12-12
DK2449086T3 (en) 2016-12-05
WO2011002303A1 (en) 2011-01-06
EP2449086B1 (en) 2016-08-10
EP2449086A4 (en) 2013-01-23
NO20092495A1 (no) 2011-01-03
PL2449086T3 (pl) 2017-02-28
EP2449086A1 (en) 2012-05-09
SI2449086T1 (sl) 2016-12-30
ES2602755T3 (es) 2017-02-22
PT2449086T (pt) 2016-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO330315B1 (no) Anordning for produksjon av gass, og omdanning av organisk avfall
Kariyama et al. Influence of mixing on anaerobic digestion efficiency in stirred tank digesters: A review
RU2639542C2 (ru) Системы ферментации с подачей газа
CN101768540B (zh) 一种合成气发酵生产有机酸和醇的反应装置
CN111107919B (zh) 利用气/液分离容器的进气发酵反应器、系统和方法
AU2015326808A1 (en) Methods and bioreactors for microbial digestion using immobilized biofilms
CN102517200A (zh) 一种有机废弃物干式厌氧高温发酵系统及发酵工艺
NL1039443C2 (en) System for processing biomass.
CN108698871B (zh) 用于生物处理有机废物和污水的设备和方法
CN202322661U (zh) 一种有机废弃物干式厌氧高温发酵系统
CN107304403A (zh) 一种新型序批式厌氧反应工艺
RU2664860C1 (ru) Биореактор для интенсивного процесса выращивания аэробных микроорганизмов
Caillet et al. Advances in Computational Fluid Dynamics modeling of anaerobic digestion process for renewable energy production: A review
JP7174588B2 (ja) 藻類培養装置
CN206256068U (zh) 固体干发酵自动连续进料系统
JP4206010B2 (ja) 温度成層旋回流型発酵槽
EP3333250A1 (en) Bioreactor and biogas production method
Suslov Development of a method for calculating a anaerobic digester with bubbling mixing
RU127748U1 (ru) Установка для выработки биогаза
WO2007059777A1 (en) Biogas plant and process with immobilised bacteria
Imomov et al. Method for processing organic boat waste from “chorvaagroclaster” farm
Zemke et al. Full-scale performance comparison of an induced bed reactor and a control reactor
CN106957793B (zh) 卧式厌氧消化反应装置
BR202020008951U2 (pt) Biorreator anaeróbio contínuo de tanque agitado modificado com estruturas para realização de mistura homogênea com baixa velocidade do fluído para tratamento de resíduos sólidos urbanos
Rusín et al. Development of the laboratory anaerobic bioreactor for wet and dry digestion processes

Legal Events

Date Code Title Description
CHAD Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften)

Owner name: ANTEC BIOGAS AS, NO