PL231652B1 - Method for producing methane and rendering the discarded carbon dioxide harmless and the device for applying this method - Google Patents
Method for producing methane and rendering the discarded carbon dioxide harmless and the device for applying this methodInfo
- Publication number
- PL231652B1 PL231652B1 PL406704A PL40670413A PL231652B1 PL 231652 B1 PL231652 B1 PL 231652B1 PL 406704 A PL406704 A PL 406704A PL 40670413 A PL40670413 A PL 40670413A PL 231652 B1 PL231652 B1 PL 231652B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- waste
- bioreactor
- methane
- fermentation
- carbon dioxide
- Prior art date
Links
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania metanu z materiału organicznego, w procesie fermentacji beztlenowej i unieszkodliwiania odpadowego dwutlenku węgla oraz urządzenie do stosowania tego sposobu, przeznaczone zwłaszcza do stosowania pod ziemią.The subject of the invention is a method of producing methane from organic material, in the process of anaerobic digestion and neutralization of waste carbon dioxide, and a device for using this method, especially intended for underground use.
Podczas beztlenowego rozkładu materiału organicznego, polegającego na fermentacji metanowej wodór z materii organicznej wydzielany jest w postaci metanu, a tlen w postaci dwutlenku węgla.During the anaerobic decomposition of organic material, consisting in methane fermentation, hydrogen from organic matter is released in the form of methane, and oxygen in the form of carbon dioxide.
Z polskiego opisu patentowego nr PL 176200, znany jest sposób i urządzenie do mieszania płynnej biomasy w bioreaktorze, zwłaszcza w obecności mikroorganizmów mezofilnych i/lub termofilnych z równoczesnym uzyskiwaniem gazowego metanu, a w szczególności do mieszania osadów ściekowych w wydzielonych zamkniętych komorach fermentacyjnych. Sposób polega na tym, że mieszanie odbywa się w dwóch następujących po sobie fazach: w fazie wznoszenia - podczas której biomasę pod wpływem wytwarzanej próżni w zbiorniku górnym podaje się dołem rury wznoszącej do zbiornika górnego, gdzie następuje jej spiętrzenie oraz w fazie recyrkulacji - podczas której przynajmniej większość spiętrzonej wcześniej biomasy w zbiorniku górnym wprowadza się pod wpływem jej ciśnienia w zbiorniku górnym do górnych warstw biomasy znajdującej się w bioreaktorze, przy czym czas trwania fazy recyrkulacji jest krótszy od czasu trwania fazy wznoszenia. Wypompowywanie gazu ze zbiornika górnego dokonuje się z chwilą lub po osiągnięciu przez biomasę w zbiorniku górnym poziomu niższego stanu napełnienia, w wyniku czego w zbiorniku górnym powstaje podciśnienie, które powoduje zassanie do niego biomasy z bioreaktora, przez co stan napełnienia biomasą zbiornika górnego wzrasta. W urządzeniu do realizacji tego sposobu górny koniec rury wznoszącej umieszczony jest w zbiorniku górnym, od którego odprowadzony jest co najmniej jeden zamknięty zwrotnie przewód recyrkulacyjny dla odprowadzenia powrotnego biomasy ze zbiornika górnego do górnej części bioreaktora. Zbiornik górny znajduje się wewnątrz i/lub powyżej bioreaktora, i posiada dla gazu odgałęzienie doprowadzające i odgałęzienie odprowadzające z zainstalowaną na nim pompą próżniową. Odgałęzienie odprowadzające z zainstalowaną na nim pompą próżniową połączone jest z górną częścią bioreaktora.From the Polish patent description PL 176200, there is known a method and a device for mixing liquid biomass in a bioreactor, especially in the presence of mesophilic and / or thermophilic microorganisms with simultaneous production of gaseous methane, and in particular for mixing sewage sludge in separate closed fermentation chambers. The method is based on the fact that mixing takes place in two successive phases: in the ascending phase - during which the biomass, under the influence of the vacuum generated in the upper reservoir, is fed at the bottom of the riser pipe to the upper reservoir, where it accumulates, and in the recirculation phase - during which at least most of the previously accumulated biomass in the upper reservoir is introduced under the influence of its pressure in the upper reservoir into the upper layers of biomass in the bioreactor, the duration of the recirculation phase being shorter than the duration of the rising phase. The pumping of gas from the upper reservoir takes place when or after the biomass in the upper reservoir reaches the lower filling level, as a result of which a negative pressure is created in the upper reservoir, which causes the biomass to be sucked into it from the bioreactor, which increases the biomass filling level in the upper reservoir. In a device for carrying out this method, the upper end of the riser pipe is placed in the upper tank, from which at least one closed-back recirculation line is discharged to discharge the biomass return from the upper tank to the upper part of the bioreactor. The upper reservoir is located inside and / or above the bioreactor, and has an inlet branch and an outlet branch for gas with a vacuum pump installed thereon. The discharge branch with the vacuum pump installed on it is connected to the upper part of the bioreactor.
Znane z amerykańskiego opisu patentowego nr US 4735724 urządzenie do beztlenowego rozkładu materiału organicznego, wyposażone jest w pionową kolumnę fermentacyjną, w której poprzez bierną koncentrację biodegradowalnych ciał stałych i mikroorganizmów wyodrębniają się samoistnie trzy strefy. W górnej części tej kolumny znajduje się strefa wytwarzania kwasów i niżej położona pod nią strefa wytwarzania metanu, a w jej środkowej i dolnej części znajduje się strefa niskiej zawartości składników stałych. Materiał wsadowy zadawany jest od góry, a część usuwanej z tej kolumny przefermentowanej biomasy o niskiej zawartości składników stałych jest recyrkulowana do górnej części pionowej kolumny i tam rozpylana równomiernie nad wierzchnią warstwą biomasy. Tym sposobem otrzymuje się dłuższy czas zatrzymania bakterii i części stałych materiału wsadowego w stosunku do czasu retencji hydraulicznej, co prowadzi do kompletniejszej przemiany biodegradacji składników materiałów wsadowych przy poprawie tempa bioprzemiany i jej sprawności. Poprawna praca takiej pionowej kolumny jest narażona w praktyce na niestabilność i nieprzewidywalność, zwłaszcza od strony zdolności narastania schnącego kożucha w górnej części tej kolumny, skutkujące zakłóceniem całego procesu fermentacji.The device for anaerobic decomposition of organic material, known from the American patent description No. US 4,735,724, is equipped with a vertical fermentation column in which three zones are spontaneously separated by passive concentration of biodegradable solids and microorganisms. At the top of this column is the acid production zone and the downstream methane production zone, and the low solids zone in the middle and bottom of this column. The batch material is fed from above, and a portion of the low-solids digested biomass removed from this column is recirculated to the top of the vertical column and sprayed there evenly over the top layer of biomass. In this way, a longer retention time of bacteria and solids of the batch material is obtained in relation to the time of hydraulic retention, which leads to a more complete transformation of the biodegradation of the batch material components while improving the rate of bio-conversion and its efficiency. The correct operation of such a vertical column is in practice exposed to instability and unpredictability, especially in terms of the ability to build up the drying scum in the upper part of the column, resulting in disruption of the entire fermentation process.
W zależności od składu pierwiastkowego materii organicznej, jej stopnia utlenienia i uwodornienia od ~30 do ~50% węgla organicznego przekształcane jest na dwutlenek węgla, który jest uważany za jeden z głównych czynników efektu cieplarnianego. Znane są sposoby sekwestracji dwutlenku węgla, ewentualnie przekształcania i magazynowania, między innymi z wykorzystaniem energii z elektrowni atomowej. Znany jest sposób oczyszczania metanu z dwutlenku węgla zawartego w biogazie, wykorzystujący znaczną różnicę w rozpuszczalności tych gazów w środowisku wodnym, zgodnie z którym biogaz przepuszczany jest przez zbiorniki ciśnieniowe z wodą, w której rozpuszcza się dwutlenek węgla pod ciśnieniem 30 atmosfer. Następnie wodę nasyconą dwutlenkiem węgla odgazowuje się obniżając ciśnienie i uwalnia rozpuszczony dwutlenek węgla do atmosfery.Depending on the elemental composition of organic matter, its degree of oxidation and hydrogenation, ~ 30 to ~ 50% of organic carbon is converted into carbon dioxide, which is considered one of the main factors of the greenhouse effect. There are known methods of carbon dioxide sequestration, possibly transformation and storage, e.g. with the use of energy from a nuclear power plant. There is a known method of purifying methane from carbon dioxide contained in biogas, using a significant difference in the solubility of these gases in the aquatic environment, in which the biogas is passed through pressure vessels with water, in which carbon dioxide is dissolved at a pressure of 30 atmospheres. The carbon dioxide-saturated water is then degassed by reducing the pressure and releasing dissolved carbon dioxide into the atmosphere.
Istota sposobu polega na tym, że fermentację metanową materiału organicznego z udziałem mikroorganizmów, prowadzi się pod rosnącym w trakcie mikrobiologicznego rozkładu ciśnieniem, w bioreaktorze w postaci długiej rury o znacznej różnicy wysokości pomiędzy wlotem a wylotem, w którym tworzący się w wyniku przekształcania węgla, metan oddziela się w górnej części bioreaktora w strefie separacji, a dwutlenek węgla, rozpuszczający się pod ciśnieniem hydraulicznym w roztworze mieszaniny reakcyjnej, wyprowadza się wraz z nasyconym nim odpadem pofermentacyjnym, z dolnej częściThe essence of the method consists in the fact that the methane fermentation of organic material with the participation of microorganisms is carried out under the pressure increasing during the microbial decomposition, in a bioreactor in the form of a long pipe with a significant difference in height between the inlet and the outlet, in which the methane formed as a result of coal conversion is is separated in the upper part of the bioreactor in the separation zone, and the carbon dioxide, dissolving under hydraulic pressure in the reaction mixture solution, is discharged together with the post-fermentation waste saturated with it, from the lower part
PL 231 652 B1 bioreaktora, w której oddziela się również frakcję wymagającą dłuższego czasu fermentacji i odprowadza ją do reaktora wolno-rozkładalnej frakcji sedymentującej, w którym prowadzi się proces biodegradacji w wydłużonym czasie. W trakcie procesu mikrobiologicznego rozkładu prowadzonego, korzystnie około 30 dni, pod ciśnieniem rosnącym do 32 barów, w temperaturze około 24°C, mieszaninę reakcyjną z mikroorganizmami miesza się pulsacyjnie przez jej poddawanie posuwisto-zwrotnym ruchom pomiędzy bioreaktorem i naczyniem wzbiorczym, wspomaganym ciśnieniem tworzącego się biogazu. Przy czym zasilanie bioreaktora substratem i usuwanie odpadu pofermentacyjnego, uwarunkowane różną szybkością przemiany substratów, reguluje się sterowanymi przy pomocy komputera zaworami.In the bioreactor, the fraction that requires a longer fermentation time is also separated and fed to the slow-degradable sedimentation fraction reactor, where the biodegradation process is carried out over an extended period of time. During the microbial decomposition process carried out, preferably for about 30 days, under a pressure increasing to 32 bar, at a temperature of about 24 ° C, the reaction mixture with the microorganisms is pulsed by subjecting it to reciprocating movements between the bioreactor and the expansion vessel, assisted by the pressure generated biogas. The feeding of the bioreactor with substrate and the removal of post-fermentation waste, which is conditioned by a different rate of transformation of the substrates, are regulated by valves controlled by a computer.
Zgodnie z wynalazkiem proces prowadzi się w wyrobisku podziemnym, a cały wytworzony w procesie dwutlenek węgla wyprowadza się wraz z odpadem pofermentacyjnym, usuwanym z dolnej części bioreaktora oraz odpadem niebiodegradowalnym usuwanym z reaktora wolno-rozkładalnej frakcji sedymentującej i magazynuje pod ciśnieniem pod ziemią w przestrzeni w górotworze lub w porowatej skale. W innym wariancie wynalazku usuwane z procesu odpady, zmieszane z dwutlenkiem węgla gromadzi się w odbieralnikach.According to the invention, the process is carried out in an underground excavation, and all the carbon dioxide produced in the process is discharged along with the post-fermentation waste removed from the lower part of the bioreactor and the non-biodegradable waste removed from the reactor of the slowly decomposing sedimentation fraction and stored under pressure underground in the space in the rock mass or in a porous rock. In another embodiment of the invention, the waste removed from the process, mixed with carbon dioxide, is collected in receptacles.
Urządzenie do wytwarzania metanu i unieszkodliwiania odpadowego dwutlenku węgla w procesie fermentacji metanowej materiału organicznego zawiera bioreaktor, w postaci długiej rury, w którym przetwarzana jest frakcja szybko rozkładalna i oddzielana frakcja wymagająca dłuższego c zasu fermentacji. Bioreaktor, w górnej części, połączony jest ze zbiornikiem substratu, poprzez pompę dozującą substrat i zawór zwrotny substratu. Dno bioreaktora połączone jest z reaktorem wolno-rozkładalnej frakcji sedymentującej. Górny otwór wylotowy bioreaktora połączony jest ze zbiornikiem biogazu, poprzez zawór gazowy, którym jest odprowadzany uzyskany metan, oddzielony od fazy ciekłej, w strefie separacji.The device for producing methane and neutralizing waste carbon dioxide in the process of methane fermentation of organic material contains a bioreactor in the form of a long pipe, in which the rapidly decomposing fraction is processed and the fraction that requires longer fermentation time is separated. The bioreactor, on the top, is connected to the substrate tank via a substrate dosing pump and a substrate check valve. The bottom of the bioreactor is connected to the reactor of the slowly decomposing sedimentation fraction. The upper outlet of the bioreactor is connected to the biogas tank through a gas valve which discharges the obtained methane, separated from the liquid phase, in the separation zone.
W dolnej części bioreaktora usytuowany jest przewód z zaworem odpadowym do odprowadzania odpadu pofermentacyjnego nasyconego CO2 do odbieralnika.In the lower part of the bioreactor there is a conduit with a waste valve for discharging CO2-saturated digestate to the collecting vessel.
W dolnej części bioreaktor jest połączony z naczyniem wzbiorczym, które na skutek zmian ciśnienia, powoduje ruch posuwisto-zwrotny mieszaniny reakcyjnej pomiędzy bioreaktorem i naczyniem wzbiorczym, zastępujący mieszadło. Ponadto dół reaktora wolno-rozkładalnej frakcji sedymentującej połączony jest z odbieralnikiem poprzez zawór odpadowy.In the lower part, the bioreactor is connected with an expansion vessel, which, due to pressure changes, causes a reciprocating movement of the reaction mixture between the bioreactor and the expansion vessel, replacing the stirrer. Moreover, the bottom of the reactor of the slowly decomposing sedimentation fraction is connected to the receiver via a waste valve.
Odbieralnikiem odpadu jest porowata skała lub wyrobisko podziemne w którym gromadzone są pod ciśnieniem odpady pofermentacyjne nasycone dwutlenkiem węgla oraz odpady nie biodegradowalne, odprowadzane z urządzenia rurociągiem odpadów.The waste collector is a porous rock or an underground excavation in which post-fermentation waste saturated with carbon dioxide and non-biodegradable waste are collected under pressure, discharged from the device through a waste pipeline.
W wariancie rozwiązania odbieralnik ma postać zbiornika odpadu pofermentacyjnego, połączonego z reaktorem wolno-rozkładalnej frakcji sedymentującej, najkorzystniej poprzez zawór jednokierunkowy.In a variant of the solution, the collecting vessel is in the form of a digestate tank connected to the slowly decomposing sedimentation fraction reactor, most preferably via a non-return valve.
Korzystnie zawór gazowy i zawory dozujące oraz odpadowe w urządzeniu, sterowane są przy pomocy komputera.Preferably, the gas valve and the dispensing and waste valves in the device are computer controlled.
W urządzeniu zawór gazowy, umożliwia utrzymanie optymalnego ciśnienia dla procesu przetwarzania oraz wpływa na przemieszczanie się mieszaniny reakcyjnej ruchem posuwisto zwrotnym w bioreaktorze. Zawór odpadowy zapewnia cykliczny odpływ odpadu pofermentacyjnego.The gas valve in the device allows to maintain the optimal pressure for the processing process and influences the movement of the reaction mixture in a reciprocating motion in the bioreactor. The waste valve ensures the cyclical outflow of the digestate.
Sposób i urządzenie według wynalazku umożliwiają sekwestrację dwutlenku węgla metodą biologiczną, z zastosowaniem fermentacji metanowej, a dodatkową zaletą jest fakt, że ograniczenie efektu cieplarnianego realizowane jest bez dodatkowych nakładów energii. Rozwiązanie dostarcza bardzo dobrą naturalną metodę magazynowania utlenionego węgla, między innymi w pokładach, z których wcześniej został on pozyskany w postaci paliw kopalnych. Ponadto dwutlenek węgla, wytworzony w fermentacji metanowej jest immobilizowany w tych warstwach geologicznych, które zawierają wystarczające ilości jonów metali, takich jak wapń czy magnez, wchodzących w reakcję z powstającym z rozpuszczonego dwutlenku węgla kwasem węglowym. Tworzące się słabo rozpuszczalne w roztworach wodnych sole, takie jak węglan wapnia i węglan magnezu, nadają się do zastosowań przemysłowych.The method and device according to the invention enable the sequestration of carbon dioxide by a biological method, using methane fermentation, and an additional advantage is the fact that the reduction of the greenhouse effect is carried out without additional energy expenditure. The solution provides a very good natural method of storing oxidised carbon, among others in seams from which it was previously obtained in the form of fossil fuels. Moreover, the carbon dioxide produced in methane fermentation is immobilized in those geological layers that contain sufficient amounts of metal ions, such as calcium or magnesium, to react with the carbonic acid formed from dissolved carbon dioxide. The salts which form poorly soluble in aqueous solutions, such as calcium carbonate and magnesium carbonate, are suitable for industrial applications.
Zaletą urządzenia według wynalazku jest stworzenie warunków do pulsacyjnego prowadzenia procesu biodegradacji z jednoczesnym rozdziałem przetwarzanego substratu na frakcję szybko rozkładalną oraz frakcję wymagającą dłuższego czasu fermentacji.The advantage of the device according to the invention is the creation of conditions for the pulsed biodegradation process with the simultaneous separation of the processed substrate into a rapidly degradable fraction and a fraction requiring longer fermentation time.
Zasadniczą cechą urządzenia według wynalazku jest prostota jego budowy, a przy tym stosunkowo niewielka objętość bioreaktora i zbiornika gazu.The essential feature of the device according to the invention is its simplicity of construction, and the relatively small volume of the bioreactor and the gas tank.
Cechą charakterystyczną urządzenia jest duża różnica wysokości pomiędzy wlotem, a najniżej usytuowaną częścią biorektora, która zapewnia poprzez zwiększenie ciśnienia w dolnej części biorektora szybszą i efektywniejszą metanogenezę oraz większą zawartość metanu w biogazie przy równo4A characteristic feature of the device is a large difference in height between the inlet and the lowest part of the biorector, which, by increasing the pressure in the lower part of the biorector, ensures faster and more effective methanogenesis and a higher methane content in the biogas at the same
PL 231 652 B1 czesnym zmniejszeniu zawartości dwutlenku węgla. Ważną pożądaną cechą urządzenia jest sterowanie zaworem gazowym przy pomocy komputera oraz wyeliminowanie mieszadeł i niskie koszty eksploatacji.In order to reduce the carbon dioxide content. An important desirable feature of the device is computer control of the gas valve, elimination of agitators and low operating costs.
Biogaz otrzymany w urządzeniu według wynalazku ma podwyższoną zawartość metanu w stosunku do biogazu otrzymywanego w układach, realizujących proces fermentacji pod ciśnieniem zbliżonym do atmosferycznego.The biogas obtained in the device according to the invention has an increased methane content in relation to the biogas obtained in systems that carry out the fermentation process at about atmospheric pressure.
Urządzenie według wynalazku przeznaczone jest do umiejscowienia pod ziemią w szybie kopalnianym lub tworze geologicznym, na zboczu góry lub pod wodą.The device according to the invention is intended to be located underground in a mine shaft or geological formation, on a mountain slope or under water.
Przedmiot wynalazku został objaśniony w przykładach wykonania i na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia urządzenie do wytwarzania metanu w którym odbieralnikiem odpadu pofermentacyjnego jest porowata skała, a Fig. 2 - urządzenie z odbieralnikiem odpadu pofermentacyjnego w postaci zbiornika.The subject matter of the invention has been explained in the examples and in the drawing, in which Fig. 1 shows a device for the production of methane in which the collector of digestate is a porous rock, and Fig. 2 shows a device with a collector of digestate in the form of a tank.
P r z y k ł a d 1P r z k ł a d 1
Układ zawiera zbiornik substratu 1, z którego poprzez pompę dozującą 2 i zawór zwrotny 3, substrat doprowadzany jest do bioreaktora 4, w postaci długiej rury. Przy czym, przewód doprowadzający substrat usytuowany jest w górnej części bioreaktora 4. Uzyskany metan oddzielony w strefie separacji odprowadzany jest z bioreaktora 4 przez sterowany komputerowo zawór gazowy 5, do zbiornika metanu 6. W dnie bioreaktora 4 znajduje się odpływ odprowadzający trudnodegradowalny substrat do reaktora 7 wolno-rozkładalnej frakcji sedymentującej. W dolnej części bioreaktora 4, usytuowany jest przewód odpływowy odpadu pofermentacyjnego z zaworem odpadowym 8. W dolnej części bioreaktor 4, połączony jest z naczyniem wzbiorczym 9.The system comprises a substrate tank 1 from which, via a dosing pump 2 and a check valve 3, the substrate is fed to the bioreactor 4 in the form of a long pipe. The substrate supply conduit is located in the upper part of the bioreactor 4. The obtained methane separated in the separation zone is discharged from the bioreactor 4 through a computer-controlled gas valve 5 to the methane tank 6. At the bottom of the bioreactor 4 there is an outflow discharging difficult-to-degradable substrate to reactor 7 slowly decomposing sedimentation fraction. In the lower part of the bioreactor 4, there is a digestate discharge conduit with a waste valve 8. In the lower part, the bioreactor 4 is connected to the expansion vessel 9.
W dnie reaktora 7 wolno-rozkładalnej frakcji sedymentującej znajduje się odpływ odpadów nie biodegradowalnych, zaopatrzony w sterowany komputerem zawór 10 odprowadzający nie rozłożone substancje do odbieralnika 11, którym jest porowata skała, gromadząca pod ciśnieniem odpad pofermentacyjny nasycony dwutlenkiem węgla oraz odpad niebiodegradowalny wyprowadzane rurociągiem odpływowym 12.In the bottom of the reactor 7 there is an outflow of non-biodegradable waste, equipped with a computer-controlled valve 10 discharging undecomposed substances into the collecting vessel 11, which is a porous rock, collecting under pressure post-fermentation waste saturated with carbon dioxide and non-biodegradable waste discharged through a drain pipeline 12 .
Sposób polega na tym, że do bioreaktora 4, którego objętość wynosi 1800 dm3, pompą 2 dozuje się substrat ze zbiornika 1, w tempie 15 dm3 na 6 h, przy zamkniętym zaworze 8 i otwartym zaworze 3, aż wysokość lustra substratu osiągnie poziom h1. Gdy objętość substratu pomiędzy h1 a h2 osiągnie 15 dm3, zamyka się zawór 3, wyłącza pompę 2. Proces mikrobiologicznego rozkładu z udziałem mikroorganizmów, w samoistnie tworzących się strefach reakcyjnych w bioreaktorze 4, prowadzi się przez około 30 dni, pod ciśnieniem rosnącym do 32 barów w temperaturze około 24°C.The method consists in the fact that the substrate 4, the volume of which is 1800 dm 3 , is dosed with pump 2 at the rate of 15 dm 3 per 6 h, with the valve 8 closed and the valve 3 open, until the height of the substrate mirror reaches the level of h1. When the volume of the substrate between h1 and h2 reaches 15 dm 3 , valve 3 is closed, pump 2 is turned off. The process of microbial decomposition with the participation of microorganisms, in spontaneously forming reaction zones in bioreactor 4, is carried out for about 30 days, with a pressure increasing to 32 bars at a temperature of around 24 ° C.
Przed rozpoczęciem procesu wprowadzania substratu do bioreaktora w trakcie pracy układu, obniża się poziom lustra substratu do h2 poprzez otwarcie zaworu odpadowego 8 i wypuszczenie części odpadu pofermentacyjnego do odbieralnika 11 w postaci porowatej skały. Tworzący się w wyniku przekształcania węgla, metan oddziela się w górnej części bioreaktora 4 w strefie separacji, a pod wpływem rosnącego w procesie ciśnienia gazu, gdy przekroczy w górnej części bioreaktora 4 poziom 2 bary, otwiera się zawór gazowy 5 uwalniając przepływ metanu do zbiornika metanu 6. Zawór 5 zamyka się gdy ciśnienie gazu spadnie do poziomu 1 bara, a dwutlenek węgla, rozpuszczony pod ciśnieniem w roztworze mieszaniny reakcyjnej, wyprowadza się wraz z nasyconym nim odpadem pofermentacyjnym, z dolnej części bioreaktora, przez zawór 8 rurociągiem odpływowym 12. Zmiany ciśnienia w bioreaktorze 4 powodują pulsacyjnie mieszanie się reagentów w dolnej części bioreaktora poprzez przepływ jego zawartości ruchem posuwisto zwrotny do naczynia wzbiorczego 9. W dolnej części bioreaktora 4 oddziela się również frakcję wymagającą dłuższego czasu fermentacji i odprowadza ją do reaktora 7 wolno-rozkładalnej frakcji sedymentującej, w którym prowadzi się proces biodegradacji w wydłużonym czasie, Raz na 30 dni opróżnia się część substratu z reaktora 7 wolno-rozkładalnej frakcji sedymentującej. Ponadto w trakcie działania urządzenia, przed operacją wprowadzania substratu do bioreaktora obniża się poziom lustra substratu do h2, poprzez otwarcie sterowanego komputerem zaworu 10 i wyprowadzenie części nie rozłożonych substancji do odbieralnika 11 w postaci porowatej skały, w którym gromadzi się pod ciśnieniem odpady pofermentacyjne nasycone dwutlenkiem węgla oraz odpad y niebiodegradowalne.Before starting the process of introducing the substrate into the bioreactor while the system is in operation, the substrate mirror level is lowered to h2 by opening the waste valve 8 and discharging part of the digestate into the porous rock collector 11. The methane formed as a result of coal conversion is separated in the upper part of the bioreactor 4 in the separation zone, and under the influence of the gas pressure rising in the process, when it exceeds 2 bar in the upper part of the bioreactor 4, the gas valve 5 opens, releasing the flow of methane into the methane tank 6. Valve 5 closes when the gas pressure has dropped to 1 bar, and the carbon dioxide dissolved under pressure in the reaction mixture solution is discharged along with the saturated digestate from the bottom of the bioreactor through valve 8 through the discharge line 12. Pressure changes in the bioreactor 4 they cause pulsatile mixing of the reactants in the lower part of the bioreactor by flowing its contents in a reciprocating motion into the expansion vessel 9. In the lower part of the bioreactor 4, the fraction that requires longer fermentation time is also separated and it is discharged to the reactor 7 of the slowly-decomposing sedimentation fraction, which is carried out in an extended biodegradation process Once every 30 days, part of the substrate is emptied from the reactor 7 of the slow-degradable sedimentation fraction. In addition, during the operation of the device, before the operation of introducing the substrate into the bioreactor, the level of the substrate mirror is lowered to h2, by opening the computer-controlled valve 10 and discharging some of the undecomposed substances into the receptacle 11 in the form of porous rock, in which, under pressure, the post-fermentation waste saturated with dioxide accumulates coal and non-biodegradable waste.
P r z y k ł a d 2P r z k ł a d 2
Urządzenie jak w przykładzie 1, z tą różnicą, że odbieralnikiem odpadu pofermentacyjnego nasyconego dwutlenkiem węgla jest zbiornik: odpadu pofermentacyjnego 11, do którego również odprowadzany jest odpad niebiodegradowalny i inne nie rozłożone substancje poprzez sterowany komputerem jednokierunkowy zawór 10 odpadowy rurociągiem 12 odpływowym.Device as in Example 1, with the difference that the carbon dioxide-saturated post-fermentation collector is the post-digestate 11 tank, to which non-biodegradable waste and other undecomposed substances are also discharged through a computer-controlled one-way waste valve 10 via a discharge line 12.
PL 231 652 B1PL 231 652 B1
Wykaz oznaczeń na rysunku:List of symbols in the drawing:
1. - zbiornik substratu1.- substrate tank
2. - pompa substratu2. - substrate pump
3. - zawór doprowadzający substrat3. - substrate feed valve
4. - bioreaktor4. - bioreactor
5. - zawór gazowy zwrotny5. - gas check valve
6. - zbiornik metanu6. - methane tank
7. - reaktor wolno-rozkładalnej frakcji sedymentującej7. - reactor of a slowly decomposing sedimentation fraction
8. - zawór odpadu pofermentacyjnego8. - post-fermentation waste valve
9. - naczynie wzbiorcze9.- expansion vessel
10. - zawór do usuwania odpadów z reaktora wolno-rozkładalnej frakcji10. - valve for removing waste from the reactor of the slowly decomposing fraction
11. - odbieralnik odpadów11. - waste collector
12. - rurociąg odpływowy odpadów12. - waste discharge pipeline
Zastrzeżenia patentowePatent claims
Claims (6)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL406704A PL231652B1 (en) | 2013-12-24 | 2013-12-24 | Method for producing methane and rendering the discarded carbon dioxide harmless and the device for applying this method |
| EP14460132.5A EP2889364A1 (en) | 2013-12-24 | 2014-12-23 | Method and system for methane production and disposal of carbon dioxide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL406704A PL231652B1 (en) | 2013-12-24 | 2013-12-24 | Method for producing methane and rendering the discarded carbon dioxide harmless and the device for applying this method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL406704A1 PL406704A1 (en) | 2015-07-06 |
| PL231652B1 true PL231652B1 (en) | 2019-03-29 |
Family
ID=53492753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL406704A PL231652B1 (en) | 2013-12-24 | 2013-12-24 | Method for producing methane and rendering the discarded carbon dioxide harmless and the device for applying this method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL231652B1 (en) |
-
2013
- 2013-12-24 PL PL406704A patent/PL231652B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL406704A1 (en) | 2015-07-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9163207B2 (en) | Anaerobic treatment system and device | |
| US10179895B2 (en) | Device for fuel and chemical production from biomass-sequestered carbon dioxide and method therefor | |
| KR101626752B1 (en) | Recycling System for anaerobic digestive fluid | |
| CN101805066B (en) | Method and device for preventing scaling of reactor and simultaneously purifying biogas | |
| KR100893377B1 (en) | Apparatus for aerobic treatment of organic waste | |
| WO2013162739A1 (en) | System for anaerobic digestion of solid and soluble organic wastes, by-products and residues | |
| Hejnic et al. | Anaerobic treatment of wastewater in colder climates using UASB reactor and anaerobic membrane bioreactor | |
| Pokorna et al. | Adaptation of anaerobic culture to bioconversion of carbon dioxide with hydrogen to biomethane | |
| US6982035B1 (en) | Biphase orbicular biodigester | |
| WO2016027223A1 (en) | Anaerobic membrane bioreactor system | |
| DK2279153T3 (en) | METHOD OF TREATING AND / OR PREPARING LIQUID FERTILIZER OR WASTE FROM BIOGAS SYSTEMS TO ELIMINATE HARMFUL SUBSTANCES, PARTICULAR NITROGEN, PHOSPHORES AND AIR MOLECULES | |
| Xu et al. | A comparative study of anaerobic digestion of food waste in a single pass, a leachate recycle and coupled solid/liquid reactors | |
| US8258364B2 (en) | Method for steam biomass reactor | |
| KR100810721B1 (en) | Ds-lrs | |
| KR100911835B1 (en) | The bacteria digestion tank and it`s use biogas production method | |
| JP2004089858A (en) | Organic waste processing method and apparatus | |
| PL231652B1 (en) | Method for producing methane and rendering the discarded carbon dioxide harmless and the device for applying this method | |
| JP7150899B2 (en) | Anaerobic treatment apparatus and anaerobic treatment method | |
| KR20120015061A (en) | Conversion of strong organic wastewater to methane through anaerobic digestion plant and process | |
| EP2905328B1 (en) | Method and system for processing organic matter by anaerobic digestion | |
| EP2889364A1 (en) | Method and system for methane production and disposal of carbon dioxide | |
| CN210559929U (en) | Thermal hydrolysis recycling system for anaerobic digestion biogas slurry of livestock and poultry feces | |
| JP5323570B2 (en) | Methane fermentation equipment | |
| KR100990167B1 (en) | Method and apparatus for Bio-hydrogen gas production from organic waste by using inhibitor for methane producing microorganisms and gas purging under low pH condition | |
| GB2592841A (en) | Treatment of carbon dioxide containing materials with algae |