PL227404B1

PL227404B1 - Sposób i układ transportu i mieszania zawiesiny biomasy w hydrolizerze i w fermentorze

Info

Publication number: PL227404B1
Application number: PL395860A
Authority: PL
Inventors: Adam Kryłowicz; Janusz Usidus; Andrzej Chmielewski; Kazimierz Chrzanowski
Original assignee: Andrzej Chmielewski; Kazimierz Chrzanowski; Adam Kryłowicz; Janusz Usidus
Priority date: 2011-08-04
Filing date: 2011-08-04
Publication date: 2017-11-30
Also published as: PL395860A1; EP2554653B1; EP2554653A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób transportu i mieszania zawiesiny biomasy w hydrolizerze i w fermentorze.

Znany jest z polskiego patentu nr 197 595 na wynalazek pt.: „Sposób i układ wytwarzania metanu i energii elektrycznej i cieplnej” sposób wytwarzania metanu, zwłaszcza z surowców roślinnych pozyskiwanych z upraw przeznaczonych do tego celu. Z tego sposobu znane jest zawracanie odcieków powstających w poszczególnym cyklu technologicznym do ponownego wykorzystania w tym cyklu.

Znany jest z monografii: Zbigniew Heidrich, Agnieszka Nieścior: Wodociągi i kanalizacja nr 4 „Stabilizacja beztlenowa osadów ściekowych” sposób mieszania osadu w fermentorze pionowym za pomocą pomp zewnętrznych. Mieszanie osadu w komorze fermentacyjnej za pomocą pomp zewnętrznych polega na pobieraniu osadu z dolnej części komory i tłoczeniu go ponownie do górnej części komory pod powierzchnię osadu - ułatwiając w ten sposób usunięcie z komory warstwy kożucha, powstałej na powierzchni fermentującego osadu.

Znany jest z publikacji Institut far Energetik Und Umwelt gGmbH Poradnik: „Biogaz produkcja wykorzystanie” sposób mieszania mechanicznego za pomocą łopatek w leżącym fermentorze. Nie stosowany jest sposób mieszania zawiesiny za pomocą pomp w zbiornikach ułożonych poziomo.

Znany jest z patentu nr EP 1 972 691 A1 wynalazek dotyczący sposobu i urządzenia do procesu suchej przerywanej fermentacji biomasy wilgotnej zawierającej 20-40% suchej masy i natryskiwaniu tej biomasy cieczą zawierającą bakterie metanowców w celu utrzymania optymalnej wilgotności stałego substratu, wynoszącej 60-80% zawartości wody w substracie, dla przeprowadzenia procesu suchej fermentacji metanowej biomasy, przy jednoczesnym wprowadzeniu do złoża ciepła procesowego z fermentacji tlenowej biomasy. Transport i mieszanie biomasy wilgotnej zapewniają urządzenia mechaniczne, przy czym do ciągłego zraszania zastosowano dysze rozpylające ciecz zawierającą kultury i bakterie metanowców, pobieraną z pojemnika cieczy. Ciecz pozyskuje się w wyniku prasowania substancji pofermentacyjnej, uzyskując zagęszczony nawóz organiczny.

Wszystkie te sposoby mieszania zawiesiny biomasy wspomagają proces wydobywania się biogazu z hydrolizowanej i fermentującej zawiesiny biomasy, zawierającej metan, ditlenek węgla, wodór, siarkowodór i niewielkie domieszki innych gazów. W procesie metanogenezy udział biorą kwas octowy, wodór i ditlenek węgla. Dla znanych i stosowanych obecnie sposobów mieszania zawiesiny biomasy, zwłaszcza w fermentorach pionowych, uzyskuje się biogaz o zawartości metanu 45% do 60%, najczęściej 54% zawartości CH4 w biogazie.

Zgodnie z wynalazkiem sposób transportu i mieszania zawiesiny biomasy w wodzie, zwanej dalej zawiesiną biomasy, w hydrolizerze i w fermentorze z zastosowaniem procesu hydrolizy biomasy w postaci rozdrobnionych roślin, pozyskiwanych zwłaszcza z celowych upraw i/lub odpadów organicznych w hydrolizerze oraz procesu anaerobowego przetwarzania zhydrolizowanej biomasy do biogazu w fermentorze według wynalazku, charakteryzuje się tym, że rozdrobnioną biomasę przez rozdrabniacz - macerator miesza się w zbiorniku połączonym z rozdrabniaczem - maceratorem z częścią refluksu zawierającego kultury bakteryjne metanowców zawracanego do zbiornika połączonego z rozdrabniaczem - maceratorem, z odciekami z separatora pofermentu, korzystnie wirówki dekantacyjnej i z wodą uzupełniającą i tak uzyskaną zawiesinę biomasy przepuszcza się ponownie lub kilkakrotnie przez rozdrabniacz - macerator i przez połączony z nim zbiornik. Następnie, rozdrobnioną zawiesiną przetłacza się cyklicznie za pomocą pompy do hydrolizera ułożonego poziomo, aż do wypełnienia hydrolizera w granicach 50-70%, po czym zawiesinę biomasy poddaje się mieszaniu w strefie pojedynczej albo w kolejnych strefach hydrolizera strumieniami zawiesiny formowanymi i przyspieszanymi przez pojedyncze lub przez kolejne dysze wyrzutowe. W trakcie mieszania zawiesina ta ulega hydrolizie w znany sposób. Zawiesinę częściowo zhydrolizowaną przetłacza się porcjami przez pompę podającą do podłużnego fermentora z dnem pochylonym ukośnie pod kątem około od 0,3 do 0,9° w kierunku wylotu zawiesiny, nadając jej ruch poziomy oraz poddaje się ją strefowemu mieszaniu przez strumienie zawiesiny tworzone przez dysze wyrzutowe zawiesiny w kolejnych strefach fermentora, licząc od strefy pierwszej do strefy przedostatniej. W strefie ostatniej fermentora wprowadza się w sposób ciągły zawiesinę biomasy w postaci rozbieżnego stożkowo strumienia formowanego w obszarze wypływu biogazu z fermentora. Przefermentowaną zawiesinę biomasy, po wypompowaniu z końca fermentora dzieli się na dwa strumienie. Pierwszy strumień w postaci refluksu kierowany jest w pierwszej porcji do zbiornika fermentora, w drugiej porcji do zbiornika hydrolizera i w trzeciej porcji do zbiornika połączonego z rozdrabniaczem - maceratorem. Drugi strumień biomasy przefermentoPL 227 404 B1 wanej kierowany jest do separatora pofermentu, korzystnie do wirówki dekantacyjnej oddzielającej odcieki od zagęszczonego pofermentu, a część odcieków z wirówki jest zawracana do zbiornika połączonego z rozdrabniaczem - maceratorem i/lub do zbiornika hydrolizera, zaś biogaz wypływający z fermentora poddaje się oczyszczaniu i dalszemu przetwarzaniu w znany sposób.

Mieszanie strefowe zawiesiny biomasy, jednostrefowe lub wielostrefowe, poddawanej procesowi hydrolizy w hydrolizerze charakteryzuje się tym, że zasysa się zawiesinę hydrolizowanej biomasy przy dnie hydrolizera, którą tłoczy się do dyszy wyrzutowej w strefie pojedynczej albo do kolejnych dysz wyrzutowych zawiesiny formujących i przyśpieszających kolejno strumienie zawiesiny biomasy począwszy od pierwszej strefy licząc od strony wejścia do strefy końcowej po czym strumienie te kieruje się od góry prostopadle do powierzchni zawiesiny w hydrolizerze.

Mieszanie strefowe zawiesiny biomasy w fermentorze poddawanej anaerobowemu przetwarzaniu do biogazu charakteryzuje się tym, że zasysa się zawiesinę biomasy przy dnie fermentora w pierwszej strefie fermentora, którą tłoczy się do kolejnych dysz wyrzutowych lub do zespołu dysz pierwszego segmentu, formujących strumienie zawiesiny biomasy począwszy od dyszy pierwszej licząc od strony wejścia zawiesiny biomasy do ostatniej dyszy tej strefy. Strumienie formowane przez dysze kieruje się od góry, prostopadle do powierzchni zawiesiny w fermentorze. Następnie, proces mieszania zawiesiny prowadzi się przez kolejne segmenty zespołu mieszania zawiesiny.

W trakcie hydrolizy i fermentacji, a zwłaszcza w czasie przetłaczania zawiesiny biomasy z hydrolizera do fermentora, utrzymuje się jednakowe, podwyższone ciśnienie gazów w hydrolizerze i w fermentorze.

Korzystnie, transport i mieszanie zawiesiny biomasy prowadzi się w co najmniej dwóch hydrolizerach ustawionych równolegle i w co najmniej dwóch fermentorach ustawionych równolegle lub szeregowo. Większa ilość fermentorów wynika z trudności technologicznych wykonania jednego zbiornika o dużej pojemności.

Korzystnie, przed podaniem zawiesiny biomasy do dysz hydrolizera poddaje się ją ponownemu rozdrobnieniu w przystawce rozdrabniającej zamontowanej w pompie tłoczącej.

Korzystnie, przed podaniem zawiesiny biomasy do dysz fermentora poddaje się ją ponownemu rozdrobnieniu w przystawce rozdrabniającej zamontowanej w pompie tłoczącej.

Zaletą sposobu transportu i mieszania strefowego zawiesiny biomasy w hydrolizerze i w fermentorze jest powodowanie wymywania CO2 i H2S przez strumienie zawiesiny biomasy z biogazu i zawracanie tych gazów wraz z biomasą z powierzchni zawiesiny w fermentorze do strefy anaerobowego przetwarzania biomasy do biogazu, powodujących również rozbijanie kożucha tworzącego się na powierzchni zawiesiny, a także zaletą sposobu jest przesuwanie strefy zawiesiny biomasy w ruchu poziomym zawierającej ewentualnie szkodliwe domieszki, wprowadzane z zewnątrz z biomasą do hydrolizera w postaci bakteriofagów, związków miedzi, cynku, itp., w poziomym hydrolizerze a następnie w fermentorze, aż do opuszczenia fermentora zanieczyszczonej biomasy. Taki sposób transportu i mieszania zawiesiny biomasy w hydrolizerze i w fermentorze powoduje wzrost zawartości metanu w biogazie do 65-80%, najczęściej do 70-75% - co stwierdzono doświadczalnie na zbudowanej instalacji pilotowej. W obecnie stosowanych fermentorach pionowych nie ma możliwości usuwania takiej zanieczyszczonej strefy zawiesiny biomasy, a zawartość metanu w biogazie osiąga wartość 40-60%, najczęściej 54%. Zawracanie części refluksu i części odcieków zawierających kultury bakteryjne metanowców do zbiornika połączonego z rozdrabniaczem - maceratorem i do hydrolizera i do strefy początkowej fermentora powoduje mniejsze zużycie biomasy w procesie jej hydrolizy i w procesie anaerobowego przetwarzania biomasy do biogazu, przyśpiesza te procesy i obniża zużycie wody. Natomiast pochylenie zbiornika fermentora w kierunku wylotu pomaga w usuwaniu piasku i innych zanieczyszczeń stałych z fermentora.

Efekty te uzyskano poprzez rozdrobnienie biomasy i mieszanie jej z zawracanym refluksem i odciekami zawierającymi kultury bakteryjne metanowców oraz z wodą, następnie poprzez nadanie zawiesinie ruchu poziomego w hydrolizerze i w fermentorze, zawracanie refluksu i odcieków do ponownego wykorzystania, a także poprzez mieszanie strefowe zawiesiny biomasy w hydrolizerze i w fermentorze za pomocą strumieni zawiesiny, kierowanych kolejno przez dysze wyrzutowe prostopadle do powierzchni zawiesiny hydrolizowanej w hydrolizerze i podlegającej anaerobowej przemianie biomasy do biogazu w fermentorze, oraz przez strumień zawiesiny wymywającej CO2 i H2S z biogazu w końcowej strefie fermentora.

Ponadto, przedmiotem wynalazku jest układ transportu i mieszania zawiesiny biomasy w hydrolizerze i w fermentorze.

PL 227 404 B1

Układ transportu i mieszania zawiesiny biomasy w hydrolizerze i w fermentorze, zawiera zespół przygotowawczy, hydrolizer, fermentor i separator pofermentu, korzystnie w postaci wirówki dekantacyjnej. Zespół przygotowawczy stanowi zbiornik, na którego wylocie jest podajnik ślimakowy połączony poprzez rozdrabniacz - macerator, pompę podającą oraz zawór sterujący ze zbiornikiem przy jego wlocie. Do zbiornika jest podłączony rurociąg z zaworem sterującym doprowadzającym refluks i odcieki oraz rurociąg wody. Pompa podająca zawiesinę jest także połączona przez drugi zawór sterujący i rurociąg ze zbiornikiem hydrolizera, korzystnie zbiornikami dwóch hydrolizerów. Każdy hydrolizer wyposażony jest w zespół mieszania zawiesiny w hydrolizerze, a w strefie końcowej ma przy dnie ssawki, połączone poprzez pompę i rurociąg z syfonem ze zbiornikiem fermentora, przy czym ssawki umieszczone są poprzecznie do osi hydrolizera. Zespół mieszania zawiesiny w hydrolizerze składa się z pompy mieszającej z przystawką rozdrabniającą, połączonej z jednej strony z ssawkami umieszczonymi przy dnie hydrolizera, poprzecznie do osi zbiornika, natomiast z drugiej strony pompa mieszająca połączona jest z zaworem sterującym lub z kolejno umieszczonymi wzdłuż hydrolizera zaworami sterującymi, zaś każdy z tych zaworów sterujących połączony jest z dyszą wyrzutową zawiesiny lub z kilkoma dyszami, umieszczonymi w górnej części hydrolizera.

Zbiornik fermentora ułożony jest ukośnie pod kątem 0,3° do 0,9° w kierunku wylotu zawiesiny biomasy przefermentowanej. Fermentor szeroki wyposażony jest w co najmniej dwa zespoły mieszania, a w strefie końcowej ma przy dnie ssawki, umieszczone poprzecznie do osi zbiornika fermentora połączone z pompą refluksu wyprowadzającą przefermentowaną zawiesinę biomasy na zewnątrz dwoma gałęziami. Poprzez gałąź pierwszą stanowiącą rurociąg refluksu fermentor jest połączony z wirówką dekantacyjną, a poprzez gałąź drugą stanowiącą rurociąg refluksu i odcieków fermentor jest połączony z częścią początkową zbiornika fermentora oraz z częścią początkową zbiornika hydrolizera, a także ze zbiornikiem połączonym z rozdrabniaczem - maceratorem.

Segmenty mieszania fermentora mają co najmniej dwie dysze wyrzutowe zawiesiny ustawione poprzecznie i/lub podłużnie w stosunku do osi zbiornika fermentora, umieszczone w górnej części fermentora i połączone z pompą zawiesiny z przystawką rozdrabniającą, połączoną ssawkami umieszczonymi przy dnie zbiornika w obrębie danej strefy. Segmenty mieszania zawiesiny w fermentorze umieszczone są wzdłuż osi fermentora jeden po drugim, w kolejnych strefach mieszania.

Korzystnie, zbiornik fermentora ma w końcowej części u góry wyjście biogazu. Na wylocie biogazu zainstalowana jest głowica urządzenia wymywającego, która jest połączona przez pompę głowicy z kilkoma ssawkami umieszczonymi w końcowej części fermentora poprzecznie do osi zbiornika.

Korzystnie, pompa refluksu jest połączona z jednej strony z ssawkami pompy refluksu, umieszczonymi przy końcu fermentora, a z drugiej strony połączona jest poprzez zawór sterujący i rurociąg wyjściowy z wirówką dekantacyjną oraz posiada połączenie poprzez zawór sterujący i rurociąg refluksu przez zawór sterujący i rurociąg refluksu i odcieków oraz poprzez zawór sterujący ze zbiornikiem, a także poprzez zawór sterujący i rurociąg refluksu i odcieków ze zbiornikiem hydrolizera oraz poprzez zawór sterujący i rurociąg refluksu z początkiem zbiornika fermentora.

Korzystnie, wirówka dekantacyjna posiada wyjście zagęszczonego pofermentu oraz jest połączona przez rurociąg odcieków, zawór sterujący, następny rurociąg odcieków i dalej poprzez trzecią gałąź stanowiącą rurociąg refluksu i odcieków i zawór sterujący ze zbiornikiem rozdrabniacza - maceratora. Poza tym, rurociąg odcieków, przez zawory sterujące i drugą gałąź stanowiącą rurociąg refluksu i odcieków jest połączony ze zbiornikiem hydrolizera, a także jest połączony poprzez kolejny zawór i rurociąg odcieków zrzucanych z oczyszczalnią odcieków.

Zbiornik hydrolizera połączony jest poprzez przewód gazowy oraz zawory gazowe ze zbiornikiem fermentora, który wyposażony jest w syfon zabezpieczający zbiorniki przed nadmiernym ciśnieniem.

Korzystnie, fermentor na wyjściu przefermentowanej biomasy ma dwie pompy. Pierwsza pompa połączona jest z jednej strony z ssawkami umieszczonymi przy końcu zbiornika fermentora, zaś z drugiej strony poprzez zawór sterujący z rurociągiem refluksu, a druga pompa jest połączona z jednej strony z ssawkami umieszczonymi przy końcu zbiornika fermentora, zaś z drugiej strony poprzez zawór sterujący i rurociąg refluksu z separatorem - wirówką dekantacyjną.

Korzystnie, gdy dwa hydrolizery ustawione są równolegle i połączone przez zawory sterujące przez pompę podającą i przez rurociąg z syfonem albo z jednym fermentorem, albo z co najmniej dwoma fermentorami połączonymi szeregowo poprzez pompę przerzutową, albo połączonymi równolegle poprzez pompę podającą zawierającą zawiesinę zhydrolizowaną.

PL 227 404 B1

Umożliwia to oddzielne kierowanie strumieniami biomasy przefermentowanej w zadanym czasie. Wejścia rurociągów do zbiorników zaopatrzone są w zawory odcinające, co umożliwia wymianę uszkodzonych rurociągów, zaworów i pomp bez konieczności opróżniania zbiorników.

Wynalazek zostanie dodatkowo objaśniony na przykładach transportu i mieszania zawiesiny biomasy w hydrolizerach i w fermentorach.

P r z y k ł a d I

Jako biomasę 1a do anaerobowego wytwarzania biogazu zastosowano kiszonkę z traw i kiszonkę z kukurydzy w proporcji 1:1, a biogaz wytwarzano w zbiorniku fermentora 3 o objętości około 4000 m³ i dwóch hydrolizerach 2a i 2b o objętości łącznej około 400 m³, jak to przedstawiono na fig. 3, gdzie wykorzystano oznaczenia z rysunków fig. 1 i fig. 2. Rozdrobnione cząstki biomasy z kiszonek podawano ze zbiornika 1c za pomocą podajnika ślimakowego 1g do rozdrabniacza - maceratora 1b, gdzie ulegały dalszemu rozdrobnieniu i tak rozdrobnioną biomasę zawracano do zbiornika 1c rozdrabniacza - maceratora przez rurociąg 1e powrotny rozdrabniacza - maceratora oraz pompę 1d podającą, a cyklicznie do zbiornika 1c dostarczony był refluks wraz z odciekami oraz woda tak, żeby w zbiorniku 1c tworzyła się zawiesina o zawartości około 10% suchej masy biomasy. Refluks i odcieki zawracane z fermentora 3 i z wirówki 16 dekantacyjnej zawierały kultury bakteryjne metanowców biorące udział w procesie hydrolizy biomasy i w procesie anaerobowego wytwarzania biogazu. Zawiesina biomasy przechodząca przez rozdrabniacz - macerator 1b przetłaczana była przez pompę 1d podającą w obiegu zamkniętym rozdrabniacza - maceratora 1b, aż do uzyskania wymaganego rozdrobnienia. W rozwiązaniu zaprezentowanym w przykładzie zastosowano dwa równolegle połączone hydrolizery 2a i 2b. Pierwszy hydrolizer 2a wypełniono do 60% objętości świeżą zawiesiną biomasy i prowadzono proces mieszania strefowego zawiesiny.

Zawiesinę 6e biomasy hydrolizowanej w hydrolizerze 2a ulegającą procesowi hydrolizy mieszano strefowo w dwóch strefach przez zespół 6 mieszania zawiesiny w hydrolizerze 2a. Mieszanie strefowe zawiesiny biomasy w hydrolizerze 2a polegało na tym, że zawiesina biomasy pobierana była przy dnie hydrolizera 2a i tłoczona do umieszczonej na początku hydrolizera 2a grupy dysz 6c wyrzutowych zawiesiny, tworzących strumienie 6d zawiesiny hydrolizera 2a w przestrzeni gazowej 7 hydrolizera 2a nad pierwszą strefą mieszania zawiesiny 6e biomasy hydrolizowanej. Strumienie 6d zawiesiny hydrolizera 2a skierowane były prostopadle do powierzchni płynnej zawiesiny 6e hydrolizowanej w zbiorniku 4a hydrolizera 2a. Otwarty został zawór 5c sterujący pierwszej grupy dysz 6c wyrzutowych zawiesiny, a drugi zawór 5c sterujący był zamknięty. Dysze 6c wyrzutowe formowały strumienie 6d zawiesiny hydrolizera 2a powodujące mieszanie zawiesiny 6e hydrolizowanej biomasy w pierwszej strefie hydrolizera 2a. Czas pracy pierwszej grupy dysz 6c wyrzutowych wynosił około 10 minut. Następnie, zawór 5c sterujący pierwszej grupy dysz 6c wyrzutowych strumieni zawiesiny został zamknięty, a otwarto drugi zawór 5c sterujący drugiej grupy dysz 6c wyrzutowych strumieni 6d zawiesiny i proces mieszania w drugiej strefie hydrolizera 2a trwał 10 minut, po czym wszystkie zawory sterujące 5c zamknięto, a pompa 6a mieszająca hydrolizera 2a została zatrzymana. Proces mieszania strefowego zawiesiny 6e hydrolizowanej w hydrolizerze 2a powtarzano dwanaście razy na dobę. Po zapełnieniu pierwszego hydrolizera napełniano świeżą biomasą drugi hydrolizer 2b i proces mieszania strefowego zawiesiny 6e prowadzono analogicznie jak w hydrolizerze 2a. Czas hydrolizy biomasy w obu hydrolizerach 2a i 2b wynosił 31 godzin. Oba hydrolizery 2a i 2b połączone równolegle pracowały przemiennie.

Po przeprowadzeniu hydrolizy, zawiesinę 6e hydrolizowaną podawano porcjami co dwie godziny do fermentora 3, to jest 12 porcji zawiesiny na dobę, aż do wypełnienia go w 60%. Jedna porcja stanowiła objętość 1/12 część objętości zawiesiny biomasy w hydrolizerze 2a. Następnie, wprowadzono cyklicznie do fermentora 3 porcje biomasy zhydrolizowanej wraz z porcjami refluksu, stanowiącymi 20% masy biomasy zhydrolizowanej. Czas przetłaczania porcji biomasy wynosił 10 minut, a odstęp podawania kolejnej porcji wynosił 110 minut. Jednocześnie , z końca fermentora 3 cyklicznie wypompowywano zawiesinę biomasy przefermentowanej przez pompę 15 refluksu tak, że utrzymywał się jednakowy poziom zawiesiny 11 biomasy w fermentorze 3. Takie przetłaczanie zawiesiny biomasy wymuszało ruch poziomy zawiesiny 11 biomasy w fermentorze 3.

W trakcie przemieszczania się zawiesiny 11 przez fermentor 3 poddawano ją okresowemu mieszaniu w kolejnych strefach. Mieszanie rozpoczynano po przetłoczeniu każdej porcji biomasy zhydrolizowanej do fermentora 3.

Mieszanie zawiesiny 11 biomasy w strefie pierwszej fermentora 3, obejmującej pierwszy segment 9 mieszania, przeprowadzono następująco. Zawiesinę 11 biomasy pobierano przy dnie fermen6

PL 227 404 B1 tora 3 przez ssawki 9b pompy strefowej umieszczone w strefie pierwszej mieszania i po dalszym rozdrobnieniu przez przystawkę w pompie 9a strefowej tłoczono do pierwszej grupy dysz 9c wyrzutowych zawiesiny umieszczonych poprzecznie do osi zbiornika 10 fermentora 3, tworzących strumienie 9d zawiesiny fermentora 3 przechodzące przez biogaz 12 w przestrzeni gazowej fermentora 3, na początku pierwszej strefy mieszania. Otwarto pierwszy zawór 9f sterujący pierwszego zespołu dysz 9c wyrzutowych strumieni 9d zawiesiny fermentora 3, a zawór sterujący drugiej grupy dysz 9c wyrzutowych zawiesiny tego segmentu 9 zamknięto. Poprzez dysze 9c wyrzutowe wypływały przyśpieszone strumienie 9d, które kierowane były prostopadle do powierzchni zawiesiny 11 biomasy, powodując jej mieszanie. Strumienie 9d zawiesiny powodowały także rozbijanie kożucha tworzącego się na powierzchni zawiesiny 11 biomasy i wymywanie CO2 i H2S z biogazu, a także przemieszczanie tych gazów razem z biomasą z powierzchni zawiesiny 11 do obszaru anaerobowego przetwarzania biomasy na biogaz. Czas pracy pierwszej grupy dysz 9c wyrzutowych strumieni 9d zawiesiny fermentora wynosił około 4 minuty. Następnie, zawór 9f sterujący pierwszej grupy dysz 9c wyrzutowych zawiesiny został zamknięty, a po czterech minutach otworzono drugi zawór 9f sterujący pracą drugiej grupy dysz 9c wyrzutowych zawiesiny formujących strumienie 9d zawiesiny fermentora w pierwszej strefie mieszania. Czas pracy drugiej grupy dysz 9c wyrzutowych strumieni 9d zawiesiny fermentora wynosił następne 4 minuty, po czym drugi zawór 9f sterujący drugiej grupy dysz 9c został zamknięty i wyłączono pierwszą pompę 9a strefową. Czas mieszania zawiesiny 11 przez pierwszy segment 9 mieszania w pierwszej strefie fermentora wynosił około 12 minut. Zawiesina 11 biomasy w fermentorze 3 była mieszana strefowo przez kolejne segmenty 9 umieszczone szeregowo w kolejnych strefach mieszania. W fermentorze 3 wprowadzono pięć stref mieszania zawiesiny. W czterech strefach okresowego mieszania zastosowano segmenty 9 mieszania posiadające po dwie grupy dysz 9c wyrzutowych w każdym segmencie 9. Proces mieszania zawiesiny 11 uruchamiany jest w kolejnych strefach aż do strefy czwartej, przy czym czas wyrzucania strumieni z każdej kolejnej grupy dysz 9c wynosił około 4 minuty. Proces mieszania strefowego zawiesiny 11 przez segmenty 9 mieszania powtarzano dwanaście razy na dobę, a łączny czas mieszania strefowego zawiesiny 11 w fermentorze 3 wynosił około 12 godzin. W części końcowej fermentora 3 odprowadzano wytwarzający się biogaz, przy czym w strefie wyjścia 14 biogazu uformowano za pomocą głowicy 13c urządzenia wymywającego 13 CO2 i H2S rozbieżny strumień 13d zawiesiny 11 pobieranej w sposób ciągły z końca fermentora 3. Rozbieżny strumień 13d zawiesiny biomasy wymywał z wypływającego biogazu ditlenek węgla i siarkowodór, które to gazy, dobrze rozpuszczające się w wodzie zawartej w strumieniu 13d, zwracane były do strefy anaerobowego przetwarzania biomasy na biogaz. Biogaz opuszczający fermentor zawierał 75% biometanu, około 25% ditlenku węgla i niewielkie ilości siarkowodoru. Biogaz po dalszym oczyszczeniu, zwłaszcza z siarkowodoru i po odwodnieniu w 50% kierowano do zasilania kogeneratora wytwarzającego energię elektryczną i cieplną a pozostałą ilość biogazu kierowano do rozdzielacza biogazu, w którym rozdzielano biogaz na strumień ditlenku węgla i strumień biometanu o zawartości 96% metanu, który kierowano do zbiornika. Ze strefy końcowej fermentora pobierano cyklicznie przefermentowaną zawiesinę, a następnie rozdzielano na dwie części. Pierwszą część stanowiącą około 50% zawiesiny przefermentowanej skierowano rurociągiem 15b wyjściowym do wirówki 16 dekantacyjnej, a część drugą zawiesiny w postaci refluksu kierowano przez rurociąg 15c refluksu zawracanego oraz odgałęzienie drugie 17b i odgałęzienie trzecie 17c rurociągu refluksu i odcieków do fermentora 3, do hydrolizerów 2a i 2b i do zbiornika 1c połączonego z rozdrabniaczem - maceratorem 1b.

Proces podawania refluksu do fermentora 3 prowadzono w sposób ciągły lub cykliczny, w zależności od ilości wyprowadzonego biogazu. Odcieki z wirówki 16 dekantacyjnej częściowo odprowadzano do oczyszczalni ścieków, a częściowo transportowano rurociągiem 16b odcieków zawracanych i kierowano wraz z refluksem do zbiornika 1c połączonego z rozdrabniaczem - maceratorem 1b, a częściowo do hydrolizerów 2a i 2b. Zbiornik 4 hydrolizera 2 jest wyposażony w spust 18 zawiesiny hydrolizera 2, a zbiornik 10 fermentora 3 w spust 19 zawiesiny z fermentora 3, używane w czasie awarii systemu fermentacyjnego.

P r z y k ł a d II

Opisany niżej proces transportu i mieszania zobrazowany został na rysunku, na fig. 3, gdzie wykorzystano oznaczenia z rysunków fig. 1 i fig. 2.

Jako biomasę 1a do anaerobowego wytwarzania biogazu 12 zastosowano kiszonkę ze słomy zbóż i z trawy. Rozdrobniona kiszonka mieszana była w zbiorniku 1c połączonym z rozdrabniaczem maceratorem 1b wraz z refluksem z fermentora 3, odciekami i z wodą i czterokrotnie rozdrobniona. Proces przygotowania biomasy do hydrolizy i podawania jej do hydrolizerów przebiegał podobnie jak

PL 227 404 B1 w przykładzie pierwszym. W rozwiązaniu zaprezentowanym w przykładzie zastosowano dwa równolegle połączone hydrolizery 2a i 2b o łącznej objętości 60 m³, a każdy z tych hydrolizerów 2a i 2b połączony był z fermentorem 3 o objętości 600 m³. Zawiesinę w postaci świeżej biomasy wypełniającą 60% objętości hydrolizera 2a mieszano w jednej strefie mieszania zespołu 6 mieszania zawiesiny w hydrolizerze 2a. Mieszanie zawiesiny biomasy w hydrolizerze 2a polegało na tym, że zawiesina biomasy pobierana była przy dnie hydrolizera 2a przez ssawki 6b pompy mieszającej i tłoczona przez pompę 6a mieszającą z przystawką rozdrabniającą jednocześnie do obu dysz 6c wyrzutowych zawiesiny, umieszczonych u góry przy stropie hydrolizera 2a wzdłuż osi zbiornika 4a hydrolizera. Dysze wyrzutowe 6c formowały dwa strumienie 6d zawiesiny hydrolizera 2a, kierowane prostopadle do powierzchni zawiesiny 6e hydrolizowanej powodujące mieszanie zawiesiny w hydrolizerze 2a. Czas wyrzucania strumieni 6d zawiesiny hydrolizera wynosił około 15 minut. Mieszanie zawiesiny powtarzano dwadzieścia cztery razy na dobę. Dodawanie refluksu oraz odcieków do zbiornika 1c połączonego z rozdrabniaczem - maceratorem 1b i do zbiornika 4a hydrolizera 2a przebiegało podobnie jak w przykładzie pierwszym. Po przeprowadzeniu hydrolizy, zawiesinę o objętości około 18 m³ podawano porcjami o objętości około 0,75 m³ co godzinę do fermentora 3, to jest 24 porcje zawiesiny na dobę. Proces hydrolizy biomasy prowadzono również w drugim hydrolizerze 2b, tak więc średni czas hydrolizy biomasy w obu hydrolizerach 2a i 2b wynosił 31 godzin. Oba hydrolizery 2a i 2b pracowały naprzemiennie. Zhydrolizowaną zawiesinę biomasy wprowadzano partiami do fermentora 3, aż do wypełnienia go w 60%.

Proces anaerobowego przetwarzania zawiesiny 11 biomasy w fermentorze 3 na biogaz trwał około 20 dni. W trakcie procesu anaerobowego zawiesinę 11 biomasy w fermentorze 3 poddawano mieszaniu w dwóch kolejnych strefach. Mieszanie zawiesiny 11 biomasy w strefie pierwszej fermentora 3 polegało na tym, że zawiesina 11 biomasy w fermentorze 3 pobierana była przez ssawki 9b pompy strefowej umieszczone w pierwszej strefie mieszania na początku fermentora 3 przy jego dnie, po czym tłoczona była przez pompę 9a strefową z przystawką rozdrabniającą jednocześnie do obu dysz 9c wyrzutowych zawiesiny usytuowanych wzdłuż osi zbiornika 10 fermentora. Za pomocą dysz wyrzutowych 9c zawiesiny formowano dwa strumienie 9d zawiesiny fermentora 3, powodujące mieszanie zawiesiny 11 biomasy w fermentorze 3 w pierwszej strefie. Strumienie 9d zawiesiny powodowały także rozbijanie kożucha tworzącego się na powierzchni zawiesiny 11 biomasy (mieszanej), a także wymywanie CO2 i H2S z biogazu unoszącego się nad zawiesiną 11 biomasy w fermentorze 3. Czas pracy pierwszego segmentu 9 mieszania zawiesiny w fermentorze 3 wynosił około 5 minut. Następnie, pompa 9a strefowa pierwszego segmentu 9 mieszania zawiesiny została wyłączona, a po około 25 minutach włączona została pompa 9a strefowa drugiego segmentu 9 mieszania zawiesiny w fermentorze 3 i mieszanie zawiesiny 11 biomasy w drugiej strefie w fermentorze 3 trwało około 5 minut. Proces mieszania strefowego zawiesiny biomasy przez segmenty 9 mieszania w fermentorze 3 powtarzano dwadzieścia cztery razy na dobę. W strefie końcowej fermentora 3 urządzenie 13 wymywające CO2 i H2S z biogazu oraz mieszające zawiesinę 11 biomasy w fermentorze 3 pracowało w sposób ciągły. Działanie urządzenia 13 przebiegało podobnie jak działanie podobnego urządzenia w przykładzie pierwszym.

Proces odbywa się w sposób ciągły. Po przefermentowaniu zawiesiny 11 biomasy w fermentorze 3 wprowadza się porcję biomasy zhydrolizowanej do fermentora 3 oraz podobną ilościowo porcję refluksu, a jednocześnie wypompowuje się odpowiednią porcję biomasy przefermentowanej z końca fermentora 3 przez pompę 15 refluksu. Połowę porcji wypompowanej z fermentora 3 skierowano do wirówki dekantacyjnej 16, a pozostałą część zawiesiny pofermentu biomasy przefermentowanej wprowadzono do rurociągu 15c refluksu zawracanego. Obieg zawiesiny przefermentowanej i odcieków był podobny do obiegu tych substancji jak w przykładzie pierwszym.

Biogaz opuszczający fermentor zawierał około 70% biometanu, 28% ditlenku węgla i niewielkie ilości siarkowodoru. Biogaz po dalszym oczyszczeniu zwłaszcza z siarkowodoru i po odwodnieniu kierowany był do zasilania kogeneratora wytwarzającego energię elektryczną i energię cieplną w kogeneracji. Proces dalszego oczyszczania i/lub sprężania części biogazu przebiegał podobnie jak w przykładzie pierwszym.

Układ według wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat zespołu rozdrabniania i hydrolizy biomasy, fig. 2 - schemat fermentora z wirówką dekantacyjną, fig. 3 przedstawia układ zestawiony z dwóch hydrolizerów i jednego fermentora, fig. 4 przedstawia układ zestawiony z dwóch hydrolizerów i dwóch fermentorów ustawionych szeregowo, a fig. 5 - fragment fermentora z dwoma pompami przefermentowanej zawiesiny.

PL 227 404 B1

Jak zostało pokazane na rysunku, zespół przygotowawczy 1 posiada podajnik 1g ślimakowy na wylocie zbiornika 1c, który jest połączony poprzez rozdrabniacz - macerator 1b, pompę 1d podającą oraz zawór 5b sterujący z częścią wlotową zbiornika 1c, a ponadto do zbiornika 1c jest podłączone trzecie odgałęzienie 17c rurociągu refluksu i odcieków oraz rurociąg 1f wody, przy czym pompa 1d jest połączona również przez zawór 5a sterujący i rurociąg 1h zawiesiny rozdrobnionej ze zbiornikiem 4 hydrolizera 2. W dennej części zbiornika 4 hydrolizera 2 są ssawki 6b pompy mieszającej zespołu 6 mieszania zawiesiny w hydrolizerze 2 połączone poprzez rurociąg 6f zawiesiny, pompę 6a mieszającą z przystawką rozdrabniającą i zawory 5c sterujące dwoma dyszami 6c wyrzutowymi zawiesiny, które są usytuowane szeregowo wzdłuż zbiornika 4 hydrolizera 2 w górnej jego części. W dennej części zbiornika 4 hydrolizera 2 są ssawki 8a pompy podającej połączone poprzez pompę 8 podającą zawiesinę i rurociąg 8b z syfonem ze zbiornikiem 10 fermentora 3. W górnej części zbiornika 10 fermentora 3 są dysze 9c wyrzutowe zawiesiny fermentora 3 umieszczone grupami zestawionymi z dwóch dysz 9c wyrzutowych zawiesiny, które są usytuowane szeregowo wzdłuż zbiornika 10 fermentora 3 i połączone grupami w segmenty 9 mieszania. W każdym z segmentów 9 mieszania dysze 9c wyrzutowe zawiesiny fermentora 3 są połączone rurociągiem 9e zawiesiny mieszanej poprzez pompę 9a strefową wyposażoną w przystawkę rozdrabniającą z ssawkami 9b pompy strefowej, z których każda jest umieszczona w dennej części zbiornika 10 fermentora 3 w obrębie określonej strefy wyznaczonej przez rozstaw segmentów 9 mieszania. W końcowej części zbiornika 10 fermentora 3 jest wyjście 14 biogazu z zainstalowaną głowicą 13c urządzenia 13 wymywającego CO2 i H2S, która połączona jest poprzez rurociąg i pompę 13a głowicy z ssawkami 13b pompy 13a umieszczonymi w końcowej części zbiornika 10 fermentora 3 przy jego dnie, a w dnie umieszczono spust 19 zawiesiny z fermentora 3. W tej części zbiornika 10 fermentora 3 są także cztery ssawki 15a pompy 15 refluksu usytuowane poprzecznie do osi zbiornika 10 fermentora 3, połączone z pompą 15 refluksu, od której wyprowadzone są dwie gałęzie rurociągów 15b wyjściowego i 15c refluksu zawracanego. Jedną gałęzią pompa 15 refluksu poprzez zawór 5i i rurociąg 15b wyjściowy jest połączona z wirówką dekantacyjną 16. Drugą gałęzią pompa 15 poprzez zawór 5j i rurociąg 15c refluksu zawracanego jest połączona z trzema odgałęzieniami 17a, 17b i 17c rurociągu refluksu i odcieków, przy czym pierwsze odgałęzienie 17a będące poprzez zawór 5f sterujący jest połączone z początkiem zbiornika 10 fermentora 3, drugie odgałęzienie 17b poprzez zawór 5h sterujący jest połączone z początkiem zbiornika 4 hydrolizera 2, a odgałęzienie 17c poprzez zawór 5d jest połączone ze zbiornikiem 1c połączonym z rozdrabniaczem maceratorem 1b. Wirówka 16 dekantacyjna jest połączona przez rurociąg 16a odcieków, zawór 51 sterujący i rurociąg 16c odcieków zrzucanych z oczyszczalnią odcieków nie pokazaną na rysunku. Rurociąg odcieków 16a jest połączony poprzez zawór 5k, rurociąg 16b odcieków zawracanych i dalej przez zawory 5g i 5h sterujące oraz przez drugie odgałęzienie 17b ze zbiornikiem 4 hydrolizera 2. Wirówka 16 dekantacyjna jest także połączona poprzez rurociąg 16a odcieków, zawór 5k sterujący, rurociąg 16b odcieków zawracanych, trzecie odgałęzienie 17c i zawór 5d sterujący ze zbiornikiem 1c połączonym z rozdrabniaczem - maceratorem 1b. Fermentor 3 jest połączony z hydrolizerem 2 rurociągiem 20 gazowym poprzez zawory gazowe 5m i 5n.

Na rysunku fig. 3 pokazano układ hydrolizerów i fermentora wraz z urządzeniami transportującymi i mieszającymi zawiesinę biomasy. Układ stanowią dwa równolegle ułożone hydrolizery 2a i 2b, których zbiorniki 4a i 4b hydrolizerów są połączone z pompą 1d podającą zawiesinę poprzez rurociągi 1h zawiesiny rozdrobnionej i zawory 5a sterujące. Przy końcu zbiorniki 4a i 4b hydrolizerów 2a i 2b są wyposażone w ssawki 8a pompy podającej 1d, umieszczone przy dnie zbiorników 4a i 4b hydrolizerów 2a i 2b usytuowane poprzecznie do osi tych zbiorników i połączone poprzez rurociągi i zawory 5e sterujące oraz przez pompę 8 podającą zawiesinę i rurociąg z syfonem 8b ze zbiornikiem 10 fermentora 3. Dysze 6c wyrzutowe w hydrolizerach 2a i 2b oraz dysze 9c wyrzutowe zawiesiny w fermentorze 3 są umieszczone wzdłuż osi zbiorników 4a i 4b hydrolizerów i zbiornika 10 fermentora, w górnej ich części. Ssawki 6b pompy mieszającej zespołu 6 mieszania zawiesiny hydrolizera 2a oraz hydrolizera 2b są połączone poprzez rurociągi i zawory 5p sterujące oraz poprzez pompę 6a, rurociąg 6f i zawory 5c sterujące z dyszami 6c wyrzutowymi zawiesiny hydrolizera 2. Ssawki 9b pompy strefowej segmentu 9 mieszania są połączone poprzez rurociągi i zawory 5o sterujące oraz poprzez pompę 9a strefową, rurociąg 9e zawiesiny i zawory 9f sterujące z dyszami 9c wyrzutowymi zawiesiny. Przy końcu zbiornika 10 fermentora 3 umieszczono urządzenie 13 wymywające CO2 i H2S, którego ssawki 13b pompy umieszczone w końcowej strefie fermentora 3 połączone są poprzez pompę 13a głowicy i rurociąg z głowicą 13c urządzenia umieszczoną na wyjściu 14 biogazu.

PL 227 404 B1

Na rysunku fig. 4 przedstawiono układ zbiorników wraz z urządzeniami transportującymi i mieszającymi zawiesinę biomasy, zawierający dwa hydrolizery 2a i 2b ustawione równolegle i połączone z dwoma fermentorami 3a i 3b ustawionymi szeregowo. Zbiorniki 4a i 4b hydrolizerów 2a i 2b są połączone z rurociągami 1h zawiesiny rozdrobnionej. Przy końcu zbiorniki 4a i 4b hydrolizerów 2a i 2b są wyposażone w ssawki 8a umieszczone przy dnie zbiorników 4a i 4b, usytuowane poprzecznie do osi zbiorników 4a i 4b i połączone poprzez zawory 5e sterujące oraz przez pompę 8 podającą zawiesinę i rurociąg 8b z syfonem 8b ze zbiornikiem 10a fermentora 3a. Koniec zbiornika 10a pierwszego fermentom 3a połączony jest poprzez rurociąg i pompę 23 przerzutową z początkiem zbiornika 10b drugiego fermentora 3b. Zbiorniki 4a i 4b mają zespoły 6 mieszania zawiesiny w hydrolizerze wyposażone w dwie pary dysz 6c wyrzutowych zawiesiny, które są umieszczone wzdłuż osi tych zbiorników 4a i 4b, w górnej ich części, przy czym dysze 6c wyrzutowe zawiesiny są rozmieszczone poprzecznie do ich osi. Ssawki 6b pomp mieszających zespołów 6 mieszania zawiesiny w hydrolizerze są połączone poprzez rurociągi i zawory 5p sterujące oraz poprzez pompy 6a mieszające, rurociągi 6f zawiesiny i zawory 5c i 5e sterujące z dyszami 6c wyrzutowymi zawiesiny hydrolizerów 2a i 2b. Zbiorniki 10a i 10b fermentorów 3a i 3b mają dwa segmenty 9 mieszania, które są ustawione wzdłuż osi zbiorników 10a i 10b fermentorów 3a i 3b. Dysze 9c wyrzutowe zawiesiny fermentorów 3a i 3b w parach są usytuowane poprzecznie do osi zbiorników 10a i 10b fermentorów w górnej ich części. Ssawki 9b pompy strefowej segmentu 9 mieszania zawiesiny w fermentorze są połączone poprzez rurociągi i zawory 5o sterujące oraz poprzez pompę 9a strefową, rurociąg 9e zawiesiny mieszanej i zawory 9f sterujące z grupami dysz 9c wyrzutowych zawiesiny fermentora. W obu zbiornikach 10a i 10b fermentorów 3a i 3b, na ich końcach są umieszczone wyjścia 14 biogazu, w których są umieszczone głowice 13c urządzenia 13 wymywającego CO2 i H2S z biogazu.

Jak zostało pokazane na rysunku, fig. 5 obrazuje zespół dwóch pomp 15 i 21 przyłączonych do końcowej części fermentora 3. Pompa 15 refluksu jest połączona z jednej strony z ssawkami 15a pompy refluksu, a z drugiej strony jest połączona poprzez zawór 5j sterujący rurociągiem 15c refluksu. Pompa 21 refluksu odprowadzanego połączona jest z jednej strony ze ssawkami 21a pompy refluksu umieszczonymi przy końcu zbiornika 10 fermentora 3, a z drugiej strony jest połączona poprzez zawór 5i sterujący i rurociąg 21b refluksu odprowadzanego z wirówką dekantacyjną 16, która posiada wyjście 16d zagęszczonego pofermentu oraz połączenie z rurociągiem 16a odcieków. Fermentor 3 wyposażony jest w urządzenie 22 syfonowe, zabezpieczające zbiornik 10 przed nadmiernym ciśnieniem. Fermentor 3 posiada także u góry wyjście 14 biogazu, w którym została umieszczona głowica 13c urządzenia 13 wymywającego CO2 i H2S z biogazu.

Objaśnienia do fig. 1

- zespół przygotowawczy,

1a - biomasa,

1b - rozdzielacz - macerator,

1c - zbiornik połączony z rozdrabniaczem - maceratorem,

1d - pompa podająca,

1e - rurociąg powrotny maceratora,

1f - rurociąg wody,

1g - podajnik ślimakowy,

1h - rurociąg zawiesiny rozdrobnionej,

- hydrolizer,

- zbiornik hydrolizera, (a, b, c, d) - zawory sterujące,

5n - zawór gazowy,

- zespół mieszania,

6a - pompa mieszająca,

6b - ssawki pompy mieszające,

6c - dysze wyrzutowe zawiesiny hydrolizera,

6d - strumień zawiesiny hydrolizera,

6e - zawiesina hydrolizowana,

6f - rurociąg zawiesiny,

- przestrzeń gazowa hydrolizera,

- pompa podająca zawiesinę,

8a - ssawki pompy podającej,

PL 227 404 B1

8b - rurociąg wejściowy z syfonem,

17b - drugie odgałęzienie rurociągu refluksu i odcieków, 17c - trzecie odgałęzienie rurociągu refluksu i odcieków,

- spust zawiesiny z hydrolizera,

- rurociąg gazowy.

Objaśnienia do fig. 2

- fermentor,

- zbiornik fermentora, (e, f, g, h, i, j, k, I) - zawory sterujące,

5m - zawór gazowy,

8b - rurociąg z syfonem,

- segment mieszania,

9a - pompa strefowa,

9b - ssawki pompy strefowej,

9c - dysze wyrzutowe zawiesiny fermentora,

9e - rurociąg zawiesiny mieszanej,

9d - strumień zawiesiny fermentora,

9f - zawory sterujące,

- zbiornik fermentora,

- zawiesina biomasy,

- biogaz,

- urządzenie wymywające CO2 i H2S,

13a - pompa głowicy,

13b - ssawki pompy głowicy,

13c - głowica urządzenia,

13d - rozbieżny strumień zawiesiny,

- wyjście biogazu,

- pompa refluksu,

15a - ssawki pompy refluksu,

15b - rurociąg wyjściowy,

15c - rurociąg refluksu zawracanego,

- separator - wirówka dekantacyjna,

16a - rurociąg odcieków,

16b - rurociąg odcieków zawracanych,

16c- rurociąg odcieków zrzucanych,

16d - wyjście pofermentu zagęszczonego,

17a - pierwsze odgałęzienie rurociągu refluksu i odcieków, 17b - drugie odgałęzienie rurociągu refluksu i odcieków, 17c - trzecie odgałęzienie rurociągu refluksu i odcieków,

- spust zawiesiny z fermentora,

- rurociąg gazowy.

Objaśnienia do fig. 3

1d - pompa podająca,

1h - rurociąg zawiesiny rozdrobnionej,

2a i 2b - hydrolizery,

- fermentor,

4a i 4b - zbiorniki hydrolizerów, (a, c, e, o, p) - zawory sterujące,

- zespół mieszania zawiesiny w hydrolizerze,

6a - pompa mieszająca,

6b - ssawki pompy mieszającej,

6c - dysze wyrzutowe zawiesiny hydrolizera,

6f- rurociąg zawiesiny,

- pompa podająca zawiesinę,

8a - ssawki pompy podającej,

8b - rurociąg z syfonem,

PL 227 404 B1

- segment mieszania,

9a - pompa strefowa,

9b - ssawki pompy strefowej,

9c - dysze wyrzutowe zawiesiny fermentora,

9e - rurociąg zawiesiny mieszanej,

9f - zawory sterujące,

- zbiornik fermentora,

- urządzenie wymywające CO2 i H2S,

13a - pompa głowicy,

13b - ssawki pompy głowicy,

13c - głowica urządzenia,

- wyjście biogazu.

Objaśnienia do fig. 4

1h - rurociąg zawiesiny rozdrobnionej,

2a i 2b - hydrolizery,

3a i 3b - fermentory,

4a i 4b - zbiorniki hydrolizerów, (c, e, o, p) - zawory sterujące,

- zespół mieszania zawiesiny w hydrolizerze, 6a - pompa mieszająca,

6b - ssawki pompy mieszającej,

6c - dysze wyrzutowe zawiesiny hydrolizera,

6f - rurociąg zawiesiny,

- pompa podająca zawiesinę,

8a - ssawki pompy podającej,

8b - rurociąg z syfonem,

- segment mieszania,

9a - pompa strefowa,

9b - ssawki pompy strefowej,

9c - dysze wyrzutowe zawiesiny fermentora,

9e - rurociąg zawiesiny mieszanej,

9f - zawory sterujące,

10a i 10b - zbiorniki fermentorów,

- urządzenie wymywające CO2 i H2S,

13c - głowica urządzenia,

- wyjście biogazu,

- pompa przerzutowa.

Objaśnienia do fig. 5

- fermentor, (i, j) - zawory sterujące,

- zbiornik fermentora,

- urządzenie wymywające CO2 i H2S,

13c - głowica urządzenia,

- wyjście biogazu,

- pompa refluksu,

15a - ssawki pompy refluksu,

15c - rurociąg refluksu,

- separator - wirówka dekantacyjna,

16a - rurociąg odcieków,

16d - wyjście pofermentu zagęszczonego,

- pompa refluksu odprowadzanego,

21a - ssawki pompy refluksu,

21b - rurociąg refluksu odprowadzanego,

- urządzenie syfonowe.

Claims

1. Sposób transportu i mieszania zawiesiny biomasy w hydrolizerze z zastosowaniem hydrolizy biomasy oraz transportu i mieszania zawiesiny zhydrolizowanej w fermentorze z zastosowaniem anaerobowego przetwarzania biomasy na biogaz, znamienny tym, że rozdrobnioną biomasę przez rozdrabniacz - macerator miesza się w zbiorniku połączonym z rozdrabniaczem - maceratorem z częścią refluksu zawierającego kultury bakteryjne metanowców zawracanego do zbiornika połączonego z rozdrabniaczem - maceratorem, z odciekami z separatora pofermentu, korzystnie w postaci wirówki dekantacyjnej i z wodą uzupełniającą i tak uzyskaną zawiesinę biomasy przepuszcza się ponownie lub kilkakrotnie przez rozdrabniacz - macerator i przez połączony z nim zbiornik, a następnie rozdrobnioną zawiesinę przetłacza się cyklicznie do poziomo ułożonego zbiornika hydrolizera, aż do wypełnienia go w granicach 50-70%, po czym zawiesinę biomasy poddaje się mieszaniu w strefie pojedynczej albo w kolejnych strefach hydrolizera strumieniami zawiesiny wytwarzanymi przez dysze wyrzutowe, a następnie zawiesinę zhydrolizowaną przetłacza się porcjami do fermentora z dnem pochylonym ukośnie pod kątem od 0,3° do 0,9° w kierunku wylotu zawiesiny, nadając jej ruch poziomy, w którym poddaje się ją okresowemu mieszaniu w kolejnych strefach fermentora, licząc od strefy pierwszej do strefy przedostatniej, przez strumienie zawiesiny wytworzone przez dysze wyrzutowe, natomiast w strefie ostatniej fermentora, w obszarze wypływu biogazu z fermentora, wprowadza się w sposób ciągły zawiesinę biomasy w postaci rozbieżnego strumienia, a prze fermentowaną zawiesinę biomasy po wyjściu z fermentora dzieli się na dwa strumienie - strumień pierwszy w postaci refluksu kierowany jest w pierwszej porcji do zbiornika fermentora, w drugiej porcji do zbiornika hydrolizera i w trzeciej porcji do zbiornika połączonego z rozdrabniaczem - maceratorem, a strumień drugi przefermentowanej biomasy kierowany jest do separatora pofermentu korzystnie do wirówki dekantacyjnej, z której część odcieków jest zawracana rurociągiem do zbiornika połączonego z rozdrabniaczem - maceratorem i/lub do zbiornika hydrolizera, a biogaz wypływający z fermentora poddaje się oczyszczaniu i dalszemu przetwarzaniu w znany sposób.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wypływającą przez dysze wyrzutowe zawiesinę biomasy zasysa się przy dnie hydrolizera, w obszarze tej strefy, w której jest dysza wyrzutowa, a ponadto wprowadzany od góry strumień biomasy jest kierowany prostopadle do powierzchni zawiesiny w zbiorniku hydrolizera.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wypływającą przez dysze wyrzutowe zawiesinę biomasy zasysa się przy dnie fermentora, w obszarze tej strefy, w której jest umieszczona dysza wyrzutowa, a ponadto wprowadzany od góry strumień zawiesiny jest kierowany prostopadle do powierzchni zawiesiny w zbiorniku fermentora.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w trakcie hydrolizy i fermentacji biomasy utrzymuje się jednakowe zwiększone ciśnienie gazów w hydrolizerze i fermentorze.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że transport i mieszanie zawiesiny biomasy prowadzi się w co najmniej dwóch hydrolizerach ustawionych równolegle i w jednym albo w co najmniej dwóch fermentorach ustawionych szeregowo lub równolegle.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przed podaniem zawiesiny biomasy do dysz hydrolizera, poddaje się ją ponownemu rozdrobnieniu w przystawce rozdrabniającej zamontowanej w pompie tłoczącej.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przed podaniem zawiesiny biomasy do dysz fermentora, poddaje się ją ponownemu rozdrobnieniu w przystawce rozdrabniającej zamontowanej w pompie tłoczącej.

8. Układ transportu i mieszania zawiesiny biomasy w hydrolizerze i w fermentorze, składający się z rozdrabniacza - maceratora, hydrolizera, fermentora, separatora pofermentu, ze zbiorników, rurociągów, zaworów i pomp, znamienny tym, że podajnik (1g) ślimakowy umieszczony na wylocie zbiornika (1c) jest połączony poprzez rozdrabniacz - macerator (1b) i pompę (1d) podającą oraz zawór (5b) sterujący ze zbiornikiem (1c) połączonym z rozdrabniaczem - maceratorem (1b), a ponadto ze zbiornikiem (1c) jest połączone trzecie odgałęzienie (17c) będące rurociągiem refluksu i odcieków z zaworem (5d) sterującym oraz rurociąg (1f) wody, przy czym pompa (1d) podająca jest połączona przez zawór (5a) sterujący i rurociąg (1h) zawiesiny rozdrobnionej z hydrolizerem (2), (2a i 2b) wyposażonym w zespół (6)

PL 227 404 B1 mieszania zawiesiny w hydrolizerze, natomiast hydrolizer (2), (2a i 2b) na końcu jest połączony poprzez pompę (8) wyposażoną w ssawki (8a) i rurociąg z syfonem (8b) ze zbiornikiem (10) fermentora (3), (3a i 3b) z dnem pochylonym ukośnie pod kątem od 0,3° do 0,9° w kierunku wylotu zawiesiny, który posiada co najmniej dwa segmenty (9) mieszania zawiesiny, zaś na wyjściu (14) biogazu, umieszczonym u góry w końcowej części zbiornika (10) fermentora (3), (3a i 3b) jest zainstalowana głowica (13c) urządzenia (13) wymywającego CO2 i H2S, a ponadto końcowa część zbiornika (10) fermentora (3), (3a i 3b) zaopatrzona jest w ssawki (15a) pompy (15) refluksu umieszczone poprzecznie do osi zbiornika (10) połączone z pompą (15) refluksu, od której wyprowadzone są dwie gałęzie stanowiące rurociąg wyjściowy (15b) i rurociąg (15c) refluksu zawracanego poprzez rurociąg wyjściowy (15b) łączący fermentor (3) z separatorem pofermentu, który stanowi korzystnie wirówka dekantacyjna (16) oraz przez rurociąg (15c) refluksu zawracanego łączący fermentor (3), (3a i 3b) z częścią początkową zbiornika (10) fermentora (3), (3a i 3b) z częścią początkową zbiornika (4) hydrolizera (2) i ze zbiornikiem (1c) połączonym z rozdrabniaczem - maceratorem (1b).

9. Układ według zastrz. 8, znamienny tym, że zespół (6) mieszania zawiesiny w hydrolizerze (2), (2a i 2b) ma pompę (6a) mieszającą z przystawką rozdrabniającą, połączoną z jednej strony z ssawkami (6b) pompy mieszającej umieszczonymi przy dnie hydrolizera (2), (2a i 2b) poprzecznie do osi zbiornika (4) hydrolizera (2), (2a i 2b), natomiast z drugiej strony pompa (6a) mieszająca połączona jest z zaworem (5c) sterującym lub z kolejno umieszczonymi wzdłuż hydrolizera (2), (2a i 2b) zaworami (5c) sterującymi, a każdy z zaworów (5c) połączony jest z dyszą (6c) wyrzutową zawiesiny lub z co najmniej dwiema dyszami (6c) wyrzutowymi, umieszczonymi w górnej części hydrolizera (2), (2a i 2b).

10. Układ według zastrz. 8, znamienny tym, że segmenty (9) mieszania fermentora posiadają zespoły zestawione z co najmniej dwóch dysz wyrzutowych (9c) zawiesiny, ustawionych poprzecznie i/lub podłużnie w stosunku do osi zbiornika (10) fermentora (3), (3a i 3b), umieszczonych w górnej części fermentora (3), (3a i 3b) i połączonych za pośrednictwem pomp (9a) strefowych z przystawkami rozdrabniającymi i z ssawkami (9b) pomp strefowych umieszczonymi przy dnie zbiornika (10) w obrębie danej strefy.

11. Układ według zastrz. 8, znamienny tym, że segmenty (9) mieszania umieszczone są wzdłuż osi fermentora (3), (3a i 3b) jeden po drugim, w kolejnych strefach mieszania.

12. Układ według zastrz. 8, znamienny tym, że głowica (13c) urządzenia (13) wymywającego CO2 i H2S zainstalowana na wyjściu (14) biogazu ze zbiornika (10) fermentora jest połączona przez pompę (13a) głowicy z ssawkami (13b) pompy głowicy umieszczonymi w końcowej części fermentora (3), (3a i 3b) poprzecznie do osi zbiornika (10).

13. Układ według zastrz. 8, znamienny tym, że pompa (15) refluksu jest połączona z jednej strony z ssawkami (15a) pompy refluksu, umieszczonymi przy końcu fermentora (3), (3a i 3b), a z drugiej strony połączona jest poprzez zawór (5i) sterujący i rurociąg (15b) wyjściowy z wirówką dekantacyjną (16) oraz posiada połączenie poprzez zawór (5j) sterujący i rurociąg (15c) refluksu przez zawór (5g) sterujący i trzecie odgałęzienie (17c) rurociągu refluksu i odcieków oraz poprzez zawór (5d) sterujący ze zbiornikiem (1c), a także poprzez zawór (5h) sterujący i drugie odgałęzienie (17b) rurociągu refluksu i odcieków ze zbiornikiem (4) hydrolizera (2), (2a i 2b) oraz poprzez zawór (5f) sterujący i pierwsze odgałęzienie (17a) rurociągu refluksu z początkiem zbiornika (10) fermentora (3), (3a i 3b).

14. Układ według zastrz. 13, znamienny tym, że pompa (15) refluksu jest połączona z jednej strony ssawkami (15a), a z drugiej strony poprzez zawór (5j) sterujący z rurociągiem (15c) refluksu, a druga pompa (21) refluksu odprowadzanego jest połączona z jednej strony z ssawkami (21a) umieszczonymi przy końcu zbiornika (10) fermentora, zaś z drugiej strony poprzez zawór (5i) sterujący i rurociąg (21b) refluksu z wirówką dekantacyjną (16).

15. Układ według zastrz. 8, znamienny tym, że separator pofermentu, korzystnie wirówka dekantacyjna (16) posiada wyjście (16d) zagęszczonego pofermentu oraz jest połączona przez rurociąg (16a) odcieków, zawór (5k) sterujący, rurociąg (16b) odcieków zawracanych i dalej poprzez trzecie odgałęzienie (17c) refluksu i odcieków i zawór (5d) sterujący ze zbiornikiem (1c), ponadto jest połączona poprzez rurociąg (16b) i dalej przez zawory (5g) i (5h) sterujące oraz drugie odgałęzienie (17b) refluksu ze zbiornikiem (4) hydrolizera (2), (2a i 2b), a także poprzez zawór (5l) sterujący i rurociąg (16c) odcieków zrzucanych z oczyszczalnią.

PL 227 404 B1

16. Układ według zastrz. 8, znamienny tym, że zbiornik (4) hydrolizera (2), (2a i 2b) połączony jest rurociągiem gazowym (20) oraz zawory (5m i 5n) ze zbiornikiem (10) fermentora (3), (3a i 3b), przy czym zbiornik (10) wyposażony jest w urządzenie syfonowe (22) zabezpieczające zbiorniki przed nadmiernym ciśnieniem.

17. Układ według zastrz. 8, znamienny tym, że zawiera dwa hydrolizery (2a i 2b) ustawione równolegle i połączone przez zawory (5e) sterujące przez pompę (8) podającą i przez rurociąg wejściowy (8b) z syfonem albo z jednym fermentorem (3), albo z co najmniej dwoma fermentorami (3a i 3b) połączonymi szeregowo poprzez pompę (23) przerzutową, albo połączonymi równolegle poprzez pompę (8) podającą zawierającą zawiesinę zhydrolizowaną.