PL237482B1 - Fermentator monosubstratowy do metanowej fermentacji gnojowicy - Google Patents

Abstract

Fermentator monosubstratowy do metanowej fermentacji gnojowicy charakteryzuje się tym, że jego wypełnienie stanowią pionowe rury (1) o chropowatej powierzchni, oraz posiada wspólny króciec (2) doprowadzający świeży substrat i masę fermentacyjną. Fermentator zawiera króciec wylotowy (3) biogazu połączony za pośrednictwem dmuchawy (4), zawór odwadniający biogaz (5) i króciec-wlotowy (6) biogazu z barbotką (7). Pionowe rury (1) znajdują się wewnątrz spirali grzewczej (8). W dolnej części fermentatora znajduje się króciec wylotowy (11) masy fermentacyjnej, który za pośrednictwem pompy masy fermentacyjnej (12) połączony jest z króćcem (2). Zewnętrzne powierzchnie ścian fermentatora pokryte są warstwą izolacji (13). Fermentator zawiera zawór bezpieczeństwa (14).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest fermentator monosubstratowy do metanowej fermentacji gnojowicy.

Znany jest z opisu patentowego PL220074 reaktor do metanowej fermentacji gnojowicy. Reaktor ma postać szczelnego cylindrycznego zbiornika wyposażonego w urządzenie wymuszające cyrkulację gnojowicy. Reaktor wypełniony jest kształtkami, korzystnie z tworzywa sztucznego, posiadającymi rozwinięte powierzchnie, na których znajdują się szczepy bakterii odpowiedzialnych za fermentację metanową gnojowicy. Kształtki mają postać tulei, której zewnętrzna powierzchnia i wewnętrzna powierzchnia zawierają występy mające w przekroju poprzecznym kształt zbliżony do trójkąta. Reaktor wyposażony jest w pompę oraz rurowy przewód usytuowany na zewnątrz reaktora, który łączy dolną część reaktora z górną częścią. Gnojowica cyrkuluje w sposób ciągły za pomocą pompy rurowym przewodem do górnej części reaktora.

Z opisu wynalazku P.405131 znane jest urządzenie grzewcze reaktora do metanowej fermentacji gnojowicy, które ma postać zasypowego kosza siatkowego od dołu trwałe zamkniętego siatką. W koszu znajdują się kształtki. Na zewnętrznej powierzchni kosza siatkowego nawinięty jest, w równych odstępach od siebie, przewód grzejny.

Z opisu patentowego PL224455 znane jest urządzenie do wytwarzania biogazu z odchodów zwierząt chowanych na ściółce, które wyposażone jest w komorę fermentacyjną mającą śmigłowe mieszadło oraz wymiennik ciepła połączony z ślimakowym dozownikiem i perforowanymi rurowymi pojemnikami. Urządzenie posiada wypłukująco-fermentacyjną komorę wyposażoną w zraszacz.

Fermentator monosubstratowy do metanowej fermentacji gnojowicy według wynalazku o kształcie cylindrycznym, charakteryzuje się tym, że wewnątrz posiada pionowe rury o chropowatej powierzchni, zaś w górnej części fermentatora jest wspólny króciec doprowadzający świeży substrat w postaci gnojowicy i masę fermentującą oraz króciec wylotowy biogazu. Króciec wylotowy biogazu połączony jest przewodem rurowym, za pośrednictwem dmuchawy, zaworu odwadniającego biogaz, króćca wlotowego biogazu, z barbotką znajdującą się w pobliżu dna fermentatora. Pionowe rury otoczone są spiralą grzewczą, mającą postać rury z tworzywa sztucznego, usytuowaną w pobliżu ściany fermentatora. Spirala grzewcza połączona jest z pompą wody i wymiennikiem ciepła tworzące zamknięty obieg wody. W dolnej części fermentatora znajduje się króciec masy fermentującej, który za pośrednictwem przewodów rurowych i pompy masy fermentującej połączony jest z wspólnym króćcem doprowadzającym świeży substrat w postaci gnojowicy i masę fermentującą do fermentatora. Zewnętrzne powierzchnie ścian fermentatora pokryte są warstwą izolacji cieplnej. Fermentator posiada zawór bezpieczeństwa usytuowany w górnej części zbiornika.

W fermentatorze występują dwa obiegi cyrkulacyjne w przeciwprądzie. Biomasa, czyli świeży substrat w postaci gnojowicy przemieszcza się od góry do dołu. Mieszanie zawartości fermentatora dla uśrednienia jego składu realizowane jest za pomocą barbotażu i przy użyciu barbotki tworząc drugi obieg. Odbywa się to w ten sposób, że część biogazu pobierana jest z przestrzeni gazowej fermentatora i przesyłana za pomocą dmuchawy do dolnej części fermentatora przez barbotkę. Biogaz wypływa z barbotki w formie pęcherzyków i wędruje ku górze mieszając zawiesinę. Dodatkowo dla zwiększenia intensywności mieszania i wytwarzania biogazu część masy fermentującej zostaje transportowana, za pomocą instalacji zewnętrznej i pompy, z dolnej części fermentatora do jego górnej części. Masa fermentująca wspólnie z doprowadzonym do fermentatora świeżym substratem w postaci gnojowicy przemieszcza się w dół.

Zastosowany system mieszania w fermentatorze według wynalazku zapewnia ujednorodnienie składu masy fermentacyjnej, jak również dostarczanie składników wspomagających jakościowo proces fermentacji. Poprawia się tym samym proces konwersji płynnej gnojowicy na biogaz, zapewniając w prosty i pewny sposób wydajną produkcję biogazu. Chropowate powierzchnie rur przyczyniają się do lepszego posadowienia flory bakterii fermentacyjnych.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku przedstawiającym schematycznie fermentator.

Fermentator, którego część cylindryczna usytuowana jest pionowo, zawiera wypełnienie w postaci pionowych rur 1 o chropowatej powierzchni wykonanych z tworzywa sztucznego. W górnej części fermentatora jest wspólny króciec 2, którym doprowadzana jest świeży substrat w postaci gnojowicy i masa fermentująca. Obok jest króciec wylotowy 3 biogazu, który połączony jest przewodem rurowym, za pośrednictwem dmuchawy 4, zaworu odwadniającego biogaz 5, króćca wlotowego 6 biogazu z bar

PL 237 482 B1 botką 7. Barbotka usytuowana jest poziomo w pobliżu dna fermentatora. Pionowe rury 1, które zwiększają powierzchnię czynną dla flory bakterii fermentacyjnych, usytuowane są wewnątrz spirali grzewczej 8. Spirala grzewcza połączona jest z pompą wody 9 oraz wymiennikiem ciepła 10 tworząc zamknięty obieg wody zasilany okresowo z zewnątrz. W dolnej części fermentatora jest króciec wylotowy 11 masy fermentującej, który za pośrednictwem pompy masy fermentującej 12 połączony jest z wspólnym króćcem 2 doprowadzającym świeży substrat w postaci gnojowicy i masy fermentującej do fermentatora. Zewnętrzne ściany fermentatora pokryte są warstwą izolacji cieplnej 13. Fermentator posiada zawór bezpieczeństwa 14, główny króciec wylotowy 15 pofermentu połączony z pompą pofermentu 16 oraz króciec wylotowy 17 biogazu, którym odprowadza się biogaz do dalszego wykorzystania.

Fermentator napełniany jest przez króciec 2 gnojowicą korzystnie w cyklu automatycznym zapewniając pionowe przemieszczanie się frakcji biofermentu przez cały zbiornik. Przez króciec ten okresowo przepływa również połączony z gnojowicą poferment. Część biogazu znajdująca się w przestrzeni gazowej fermentatora przemieszczana jest do barbotki i następnie w postaci pęcherzyków wędruje ku górze mieszając zawiesinę. Fermentator pracuje w temperaturze 35-40°C. Czynnikiem grzewczym jest ciepła woda przepływająca przez spiralę grzewczą. Głównym króćcem wylotowym pofermentu odbywa się spust pofermentu 2-3 razy dziennie. Podczas opróżniania nie napełnia się fermentatora. Następnie napełnia się fermentator gnojowicą taką objętością w jakiej został odprowadzony poferment. Poziom napełnienia fermentatora kontrolowany jest w cyklu automatycznym. Podczas napełniania ciśnienie wyrównuje się po samoistnym przepłynięciu biogazu króćcem wylotowym 17 do dalszej części instalacji.

Wykaz oznaczeń

- rura,

- króciec,

- króciec wylotowy biogazu,

- dmuchawa,

- zawór odwadniający biogaz,

- króciec wylotowy biogazu,

- barbotka,

- spirala grzewcza,

- pompa wody,

- wymiennik ciepła,

- króciec wylotowy masy fermentującej,

- pompa masy fermentującej,

- izolacja cieplna,

- zawór bezpieczeństwa,

- główny króciec wylotowy pofermentu,

- pompa pofermentu,

- króciec wylotowy biogazu.

Claims (5)

1. Fermentator monosubstratowy do metanowej fermentacji gnojowicy, o kształcie cylindrycznym, zawierający wypełnienie zwiększające powierzchnię czynną dla flory bakterii fermentacyjnych znamienny tym, że wypełnienie stanowią pionowe rury (1) o chropowatej powierzchni z tworzywa sztucznego, zaś w górnej części fermentatora jest wspólny króciec (2) doprowadzający świeży substrat w postaci gnojowicy i masy fermentacyjnej oraz króciec wylotowy (3) biogazu połączony przewodem rurowym za pośrednictwem dmuchawy (4), zaworu odwadniającego biogaz (5) i króćca wlotowego (6) biogazu z barbotką (7) znajdującą się w pobliżu dna fermentatora.

2. Fermentator według zastrz. 1, znamienny tym, że pionowe rury (1) znajdują się wewnątrz spirali grzewczej (8) mającej postać rury z tworzywa sztucznego usytuowanej w pobliżu ściany fermentatora.

PL 237 482 Β1

3. Fermentator według zastrz. 1, znamienny tym, że w dolnej części fermentatora znajduje się króciec wylotowy (11) masy fermentacyjnej, który za pośrednictwem przewodów rurowych i pompy masy fermentacyjnej (12) połączony jest z króćcem (2).

4. Fermentator według zastrz. 1, znamienny tym, że zewnętrzne powierzchnie ścian fermentatora pokryte są warstwą izolacji cieplnej (13).

5. Fermentator według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera zawór bezpieczeństwa (14) usytuowany w górnej części fermentatora.