PL236900B1

PL236900B1 - Method and the device for mixing of a substrate in digestion chambers

Info

Publication number: PL236900B1
Application number: PL424570A
Authority: PL
Inventors: Ryszard Rabiega; Arnold Rabiega
Original assignee: Arnold Rabiega; Ryszard Rabiega
Priority date: 2018-02-12
Filing date: 2018-02-12
Publication date: 2021-02-22
Also published as: PL424570A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do mieszania substratu w komorach fermentacyjnych.The subject of the invention is a method and a device for mixing a substrate in fermentation chambers.

Sposób mieszania substratu w komorach fermentacyjnych wpływa zasadniczo na efektywność przebiegu procesu fermentacji beztlenowej podczas pozyskiwania biogazu. Dotychczas znany jest sposób mieszania substratu za pomocą lokalnych mieszadeł z napędem elektrycznym zainstalowanych wewnątrz komory fermentacyjnej. Sposób ten nie zapewnia jednak równomiernego mieszania w całej objętości komory fermentacyjnej, przez co tworzą się liczne zastoiska o znikomym wpływie mieszadeł na ruch masy. Wyzwalanie biogazu ogranicza również, będący skutkiem bezruchu górnej warstwy substratu, szczelny kożuch powstający na powierzchni substratu. Metodę tę cechuje duża przypadkowość przepływu substratu do kolejnego stopnia fermentacji, przez co część nieprzefermentowanego wsadu przechodzi do magazynu pofermentu, ograniczając w ten sposób ilość pozyskiwanego biogazu. Istotnym mankamentem przedstawionego rozwiązania jest także energochłonność urządzeń mieszających, prowadząca do zwiększenia zużycia energii na potrzeby własne przez biogazownię.The method of mixing the substrate in fermentation chambers significantly affects the efficiency of the anaerobic fermentation process during biogas production. So far, it is known to mix the substrate by means of local electrically driven mixers installed inside the fermentation chamber. However, this method does not ensure uniform mixing in the entire volume of the fermentation chamber, thus creating numerous pools with a negligible influence of the agitators on the mass movement. The release of biogas is also limited by the tight scum formed on the surface of the substrate resulting from the immobility of the upper substrate layer. This method is characterized by a high randomness of the substrate flow to the next fermentation stage, thanks to which part of the unfermented batch goes to the digestate storage, thus limiting the amount of biogas obtained. A significant drawback of the presented solution is also the energy consumption of mixing devices, leading to an increase in energy consumption for own needs by the biogas plant.

Znane są centralne systemy mieszania, w których stosuje się jedno mieszadło umieszczone centralnie w osi komory fermentacyjnej. W rozwiązaniu tym jest nieco poprawiona intensywność mieszania, jednak zastosowanie tego systemu wymaga znaczącego zmniejszenia średnicy komory fermentacyjnej, przy jednoczesnym zwiększeniu jej wysokości. Taki kształt komór fermentacyjnych skutkuje wydłużeniem czasu fermentacji ze względu na istotne utrudnienie uwalniania biogazu z dolnych partii komory fermentacyjnej. Opisane systemy mieszania charakteryzują się również wysoką awaryjnością, ponieważ na skutek dużych oporów masy fermentacyjnej elementy obrotowe mieszadła ulegają częstym uszkodzeniom. Przestoje komór fermentacyjnych stanowią poważny problem w bieżącej eksploatacji elektrowni biogazowych.Central mixing systems are known, in which one agitator is placed centrally on the axis of the fermentation chamber. In this solution, the intensity of mixing is slightly improved, however, the use of this system requires a significant reduction in the diameter of the fermentation chamber, while increasing its height. This shape of the fermentation chambers results in the extension of the fermentation time due to the significant difficulty in the release of biogas from the lower parts of the fermentation chamber. The described mixing systems are also characterized by a high failure rate, because due to high resistance of the fermentation mass, the rotating elements of the agitator are frequently damaged. Downtime of digesters is a serious problem in the day-to-day operation of biogas plants.

Celem wynalazku jest usunięcie wszystkich wskazanych powyżej wad urządzeń mieszających.The object of the invention is to remedy all the above-mentioned drawbacks of the mixing devices.

Istotą sposobu mieszania substratu w komorach fermentacyjnych, według wynalazku, jest to, że substrat znajdujący się w zlewni przepompowuje się rurociągiem za pomocą pompy, znajdującej się na zewnątrz komory fermentacyjnej, przy otwartym zaworze zlewni i zamkniętym zaworze odcinającym do komory fermentacyjnej powoduje to przelewanie się substratu do zlewni, który miesza się z substratem znajdującym się w zlewni.The essence of the method of mixing the substrate in the fermentation chambers, according to the invention, is that the substrate located in the catchment area is pumped through the pipeline by means of a pump located outside the fermentation chamber, with the catchment valve open and the shut-off valve closed into the fermentation chamber, this causes the substrate to overflow into the catchment area, which is mixed with the substrate found in the catchment area.

Istotą urządzenia do mieszania substratu w komorach fermentacyjnych, składającego się z umieszczonej wewnątrz komory fermentacyjnej zlewni w kształcie symetrycznego leja, rurociągu, złącza, wsporników oraz znajdujących się na zewnątrz komory fermentacyjnej pompy i zaworów, według wynalazku, jest to, że znajdująca się wewnątrz komory fermentacyjnej zlewnia przymocowana jest do masztu złączem i oparta jest na wspornikach, przy czym do dolnej części zlewni przymocowany jest rurociąg, na którym na zewnątrz komory fermentacyjnej zamocowany jest zawór zlewni oraz zawór odcinający i pompa, zaś nad zlewnią na zewnątrz komory fermentacyjnej zamocowany jest zawór przelewowy do odprowadzania nadmiaru substratu.The essence of the device for mixing the substrate in fermentation chambers, consisting of a symmetrical hopper-shaped catchment inside the fermentation chamber, a pipeline, a connector, brackets and pumps and valves located outside the fermentation chamber, according to the invention, is that the inside of the fermentation chamber is the catchment area is attached to the mast with a joint and rests on the brackets, while a pipeline is attached to the lower part of the catchment area, on which, outside the fermentation chamber, there is a catchment valve, cut-off valve and pump, and an overflow valve is attached to draining excess substrate.

Korzystnie jest, gdy zlewnia wykonana jest z materiału antykorozyjnego.Preferably, the catchment area is made of an anti-corrosive material.

Korzystnym skutkiem wynalazku jest to, że urządzenie nie posiada elementów obrotowych wewnątrz komory fermentacyjnej co zapewnia wysoką niezawodność pracy całego systemu mieszania. Ze względu na intensywny przepływ biomasy z komory fermentacyjnej do zlewni, nie powstaje izolacyjny kożuch na powierzchni substratu.An advantageous effect of the invention is that the device has no rotating elements inside the fermentation chamber, which ensures high operational reliability of the entire mixing system. Due to the intensive flow of biomass from the fermentation chamber to the catchment area, no insulating scum is formed on the surface of the substrate.

Wynalazek został przedstawiony w przykładzie wykonania na schematycznym rysunku.The invention has been illustrated in an exemplary embodiment in a schematic drawing.

Sposób mieszania polega na przepompowywaniu substratu, znajdującego się wewnątrz zlewni 2, do przykrytej dachem 9 komory fermentacyjnej 1 z wykorzystaniem pompy 3 znajdującej się na zewnątrz komory fermentacyjnej 1. Przy otwartym zaworze zlewni 5 i zamkniętym zaworze odcinającym 4, pompa 3 zasysa rurociągiem 10 masę fermentacyjną znajdującą się w zlewni 2 oraz wtłacza ją ponownie do komory fermentacyjnej 1. Tłoczony do komory fermentacyjnej 1 substrat podnosi swój poziom i przelewa się do zlewni 2. W ten sposób następuje intensywna wymiana zawartości masy znajdującej się w zlewni 2 z masą znajdującą się w komorze fermentacyjnej 1. Podawanie substratu do komory fermentacyjnej 1 odbywa się za pomocą pompy 3 przy zamkniętym zaworze zlewni 5 oraz otwartym zaworze odcinającym 4. Substrat podawany jest przewodem 6 do komory fermentacyjnej 1.The mixing method consists in pumping the substrate inside the catchment 2 to the fermentation chamber 1 covered with the roof 9 using the pump 3 located outside the fermentation chamber 1. With the catchment valve 5 and the shut-off valve 4 closed, the pump 3 sucks the fermentation mass through the pipeline 10 in the catchment 2 and forces it back into the fermentation chamber 1. The substrate pumped into the fermentation chamber 1 raises its level and is poured into the catchment 2. In this way, an intensive exchange of the mass in the catchment 2 with the mass in the fermentation chamber 1. The substrate is fed to the fermentation chamber 1 by the pump 3 with the valve of the catchment area closed 5 and the cut-off valve open 4. The substrate is fed through the conduit 6 to the fermentation chamber 1.

Claims

Patent claims

1 - Fermentation chamber

Method of mixing the substrate in fermentation chambers, characterized in that the substrate in the catchment area (2) is pumped through the pipeline (10) by means of a pump (3) located outside the fermentation chamber (1), with the catchment valve open (5). ) and a closed shut-off valve (4) to the fermentation chamber (1), the pumped substrate is poured from the fermentation chamber (1) into the catchment (2), and then mixed with the substrate located in the catchment (2).

2 - The catchment area

2.A device for mixing the substrate in the fermentation chambers, consisting of a symmetrical hopper-shaped catchment inside the fermentation chamber, a pipeline, a connector, brackets and pumps and valves located outside the fermentation chamber, characterized by the fact that inside the fermentation chamber (1 ) the catchment (2) is attached to the mast (8) with the joint (11) and is supported on the brackets (12), with the pipeline (10) attached to the lower part of the catchment (2), on which, outside the fermentation chamber (1) there is a catchment valve (5), a cut-off valve (4) and a pump (3), and above the catchment (2) outside the fermentation chamber (1) there is an overflow valve (7) for draining excess substrate.

List of designations

3 - Pump

4 - Shut-off valve

5 - Basin valve

6 - Duct and filling direction in the fermentation chamber

7 - Overflow valve

8 - Mast

9 - The roof of the fermentation chamber

10 - Pipeline

11 - Connector

12 - Brackets