RO125718A0 - Procedeu şi instalaţie pentru producerea de biogaz din deşeuri municipale biodegradabile cu reţinerea co - Google Patents
Procedeu şi instalaţie pentru producerea de biogaz din deşeuri municipale biodegradabile cu reţinerea co Download PDFInfo
- Publication number
- RO125718A0 RO125718A0 ROA201000446A RO201000446A RO125718A0 RO 125718 A0 RO125718 A0 RO 125718A0 RO A201000446 A ROA201000446 A RO A201000446A RO 201000446 A RO201000446 A RO 201000446A RO 125718 A0 RO125718 A0 RO 125718A0
- Authority
- RO
- Romania
- Prior art keywords
- biogas
- fermentation
- filter
- installation
- production
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 title description 2
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 claims abstract description 40
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 claims abstract description 37
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 19
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 230000000696 methanogenic effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 9
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 13
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 claims description 2
- 206010020591 Hypercapnia Diseases 0.000 claims 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000002881 soil fertilizer Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Invenţia se referă la un procedeu şi o instalaţie pentru obţinerea de biogaz din deşeuri municipale. Procedeul conform invenţiei constă din fermentaţia metanogenă, cu menţinerea pH-ului la valori de 7,2-8,2, la o temperatură de maximum 55-65°C, timp de aproximativ 10 zile, după reţinerea hidrogenului sulfurat şi a dioxidului rezultând un biogaz cu concentraţie de peste 80% în metan. Instalaţia conform invenţiei este alcătuită dintr-un bazin (4) de fermentaţie din care biogazul este evacuat printr-un filtru (6) umplut cu şpan de oţel, pentru reţinerea hidrogenului sulfurat, şi un filtru (7) umplut cu inele Raschig şi sistem de spălare a biogazului, pentru reţinerea dioxidului de carbon, un rezervor (8) pentru stocarea biogazului rezultat, purificat şi îmbogaţit în metan.
Description
OFICIUL DE STAT PENTRU INVENȚII Șl MĂRCIÎ । Cerere de brevet de invenție I Nr.
Data depozit j
Procedeu si instalație pentru producerea de biogaz din deșeuri municipale biodegradabile
Invenția se referă la un procedeu și la o instalație pentru utilizarea deșeurilor municipale biodegradabile pentru producerea de biogaz prin fermentație metanogenă. Sunt cunoscute alte procedee pentru obținerea de biogaz prin utilizarea diferitelor tipuri de deșeuri care folosesc sisteme de agitare mecanica pentru omogenizarea termica și a compoziției materialului de fermentație din reactoare. Aceste instalații presupun un consum ridicat de energie electrica și costuri mari pentru echipamente.
Sunt prezentate brevete pentru producerea biogazului din deșeuri municipale biodegradabile:
In brevetul : US 7,563,371 B2, Digestor anaerob tubular, este prezentat un sistem de digestie cu pat dinamic asamblat din mai multe elemente componente ce includ un rezervor ce depozitare / încălzire, conectat la un colector ce alimentează în paralel una sau mai multe pompe de injectare. Acestea forțează pătrunderea materialului prin supape de control și apoi în carcasa unuia sau a mai multor digestoare în paralel. Aceste digestoare sunt realizate din părți manufacturate ce includ orificii de evacuare de formă alungită și părți din carcasă ce pot fi asamblate la fața locului într-o configurație cât mai potrivită pentru desfășurarea operațiunilor.
Biogazul produs de aceste digestoare este presurizat datorită unei coloane de lichid creată de o evacuare a efluentului poziționată la un nivel mai ridicat. Materialul utilizat este inoculat cu microorganisme ce ajută la obținerea unui biogaz cu conținut ridicat de metan. Punctele de inoculare sunt poziționate în interiorul carcaselor digestoarelor. Biogazul este colectat într-un rezervor colector controlat de o supapă sau un regulator.
In brevetul : US 6,730,223 Bl, intitulat: : Dispozitiv, sistem și metodă pentru tratarea materialului rezidual, este prezentat un dispozitiv, o metodă și un sistem pentru procesarea deșeurilor municipale și are ca punct de început tratarea biomasei ce a fost introdusă într-un cuptor cu abur, iar apoi are loc diluarea biomasei rămase într-un rezervor în timp ce are loc agitația amestecului rezultat la o astfel de temperatură și o durată de timp suficient de mare astfel încât să permită fibrelor celulozice să se relaxeze și să se întindă.
Amestecurile de biomasă sunt apoi introduse într-un digestor anaerob hibrid ce are zone separate pentru digerarea părților solide și lichide ale biomasei.
Digestorul hibrid este un rezervor ce are o zonă interioară dedicată digerării părții solide a biomasei și o zonă concentrică exterioară ce are atașate medii de creștere ce rețin organismele ce produc biogazul din partea lichidă a biomasei.
In brevetul: US 5,773,526 : Metodă și dispozitiv de fermentare anaerobă a substanțelor solide din deșeurile organice, invenția se referă la o metodă pentru fermentarea anaerobă a substanțelor organice solide într-un tanc reactor în care există un amestec de substanțe organice solide și un fluid anaerob, in care un strat de material plutitor generator e gaz metan este mutat de la un capăt de aprovizionare la un capăt de descărcare a reactorului, unde este indusă o reacție de formare a metanului în fluidul generator de metan de sub stratul plutitor, în care lichidul este pulverizat.
Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în realizarea unei instalații de producere biogaz din deșeuri municipale biodegradabile in care recircula lichidul de fermentație din proces pentru corecția pH și omogenizarea/încălzirea masei de fermentație periodic.
Problema este rezolvata cu o instalație compusa dintr-un sistem de drenaj a lichidului de fermentație amplasat pe fundul bazinului de fermentație(4), fundul având o înclinație a ce permite alunecarea deșeului spre zona de evacuare
^-2^6- 0 0 4 4 6 -material uzat, o pompa de recirculare lichid de fermentație , un schimbător de căldura(ll) și un sistem de pulverizare(5) amplasat deasupra masei de fermentație, recirculând și lichidul rezultat de la evacuarea materialului uzat trecut prin filtrul(13).
Fluxul tehnologic de producere biogaz din deșeuri municipale biodegradabile conform Fig. 1 cuprinde:
Depozitul de deșeuri municipale biodegradabile (1), sistemul de tocare/mărunțire a deșeurilor(2), sistemul de alimentare deșeuri(3) în bazinul de fermentație(4) unde are loc fermentația și simultan corecția de pH prin ajustarea prin adăugarea de reactiv din sistemul (12) format dintr-o pompa și un bazin de reactiv, a lichidului de fermentație drenat de la baza bazinului(4) și reintrodus în bazin după încălzire în schimbătorul de căldura(ll). Biogazul produs este acumulat în treimea superioara a bazinului/bazinelor de fermentație metanică pana la atingerea unei presiuni impuse. Pe calotele flexibile din folie de polietilena cu inserție textila sunt montate electroventile(la margini) pentru evacuare biogaz. Biogazul evacuat din bazinul de fermentație metanică(4) este trecut printr-un filtru (6) cilindric vertical, umplut cu șpan de otel pentru reținerea hidrogenului sulfurat produs în timpul fermentației metanie, biogazul intrând pe la baza și ieșind pe la partea superioara a filtrului și intrând apoi intrun filtru(7), cilindric, vertical, umplut cu inele Raschig ceramice, pentru reținerea unei părți din dioxidul de carbon produs din fermentație, prin spălare, cu un lichid adsorbant alimentat cu o pompa adiacenta. După desorbția termica a dioxidului de carbon în vasul(9), prevăzut cu încălzire cu abur, are loc răcirea în vasul cilindric vertical(lO) iar răcirea lichidului se face în schimbătorul de căldura (11) în contracurent cu lichidul de fermentație recirculat cu o pompa . Biogazul purificat și îmbogățit în metan este trimis în rezervorul de stocare(8) și apoi distribuit la utilizatori(15) Rezervorul de stocare biogaz(8) este prevăzut cu supapa de siguranța și senzor de presiune/manometru(pe capac), robinet/ventil de evacuare condens la baza(16) . Periodic se evacuează din bazin material uzat și ^20 1 0 - 0 0 4 4 6 -1 9 -05- 2310 este trecut printr-un filtru(13) pentru separarea lichidului care este reintrodus în sistem iar partea solida este depozitata(14) în vederea valorificării ca fertilizant pentru sol.
Procedeul, conform invenției, înlătură dezavantajele altor procedee prin aceea ca se reduce consumul intern al instalației și se obține biogaz cu o concentrație mare de metan (peste 80%) fata de alte procedee(50-60%).
Procedeul și instalația pentru utilizarea deșeurilor municipale biodegradabile pentru producerea de biogaz prin fermentație metanogenă rezolvă problema reducerii/eliminării consumurilor energetice tehnologice și a poluării și prezintă următoarele avantaje:
- poate fi utilizată pentru orice mărime de instalație de producere biogaz din deșeuri municipale biodegradabile, cu condiția dimensionării corecte pentru a se asigura timpii optimi de contact și rezidență, în scopul obținerii performanțelor preconizate: concentrație în metan de peste 80 % și de epurare a gazelor de peste 95 %(reținerea hidrogenului sulfurat);
- pierderea de presiune în instalație este redusă iar suprafața de contact a biogazului cu mediul de adsorbție-absorbție la reținerea/eliminarea dioxidului de carbon este mare, în volume relativ reduse;
- consumul energetic este redus;
- se elimina sistemele de agitare/amestecare/omogenizare a masei de fermentație utilizându-se doar recircularea lichidului de fermentație;
- consumul de reactivi pentru neutralizare poluanți chimici este redus iar reziduul rezultat poate fi reciclat, prin utilizarea în alte domenii.
Invenția va fi prezentată în continuare în legătură și cu fig. 1 care reprezintă schema de principiu a instalației de producere biogaz din deșeuri municipale biodegradabile și de epurare a biogazului și îmbogățire în metan.
Parametrii procesului vor fi măsurați și controlați permanent, în timpul funcționarii instalației. în principal, aceștia sunt -temperaturi măsurate și reglate cu termostate ;
- presiuni măsurate cu senzori de presiune în bazinul de fermentație anaeroba a instalației;
- concentrații de hidrogen sulfurat și dioxid de carbon înainte și după purificare/concentrare biogaz;
-debite de lichid recirculat la încălzire masa de fermentație din bazin, debite lichid spălare biogaz în filtrul de reținere dioxid de carbon, capacitate biogaz produs în instalație.
A fost realizată o instalație demonstrativă cu o capacitate de material de fermentație de 25 m3.
S-au efectuat teste de fermentație a deșeurilor municipale biodegradabile și s-au obținut performanțele preconizate realizându-se o fermentație metanogenă acceptabila și purificarea/concentrarea eficientă a biogazului rezultat.
Procesul de metanogeneză poate avea loc în trei regimuri termice :
criofil (10 ^20°C) durata 90-120 zile ;
mezofil (25-f35°C) durata 25-30 zile ;
termofil (40-^55°C) durata aprox. 10 zile.
Acest proces este cu atât mai rapid cu cat temperatura din bazinul de fermentație este mai mare (dar fără a depăși 55-60°C când bacteriile metanogene mor).
Materialul de fermentație poate fi introdus în proces (în bazin) obținându-se regimul termic dorit fără a mai fi necesara o preîncălzire anterioara.
Dioxidul de carbon format este consumat parțial conform reacției:
CO2+ 4H2 -Clfi +2H2O
Din toate reacțiile rezulta metan (CH4). în timp, concentrația de dioxid de carbon (CO2) creste intre anumite limite deoarece hidrogenul produs în proces este insuficient pentru reducerea totala a CO2 la CH4.
^'2010-00446-4 **; _· a i...· t j Γ £ Λ
Bacteriile metanogene sunt foarte sensibile la pH acid și mor sub valoarea pH de 6,5. în timpul continuării procesului pH -ul creste pana la valoarea peste 8 datorita creșterii concentrației de amoniac (rezultat din fermentația metanică).
Când regimul de producție metanică se stabilizează valoarea pH-ului variază intre 7,2 și 8,2.
Claims (4)
- ^-2010-00446-1 £ -Pr'~ ?C10 REVENDICĂRI1. Procedeu și instalație pentru utilizarea deșeurilor municipale biodegradabile pentru producerea de biogaz prin fermentație metanogenă caracterizate prin aceea că, realizează fermentația metanogenă eficienta a deșeurilor datorita sistemului de menținere a pH-ului optim prin recircularea, după corecție pH, a lichidului de fermentație.
- 2. Procedeu și instalație pentru utilizarea deșeurilor municipale biodegradabile pentru producerea de biogaz prin fermentație metanogenă, conform revendicării 1, caracterizate prin aceea că, pe lângă producerea de biogaz are loc reținerea hidrogenului sulfurat în filtrul(6) și concentrarea în metan a biogazului prin reținerea dioxidului de carbon in filtrul(7) prevăzut cu sistem de spălare a biogazului.
- 3. Procedeu și instalație pentru utilizarea deșeurilor municipale biodegradabile pentru producerea de biogaz prin fermentație metanogenă 1, caracterizate prin aceea că, în bazinul de fermentație metanogenă se face corecția de pH a masei de fermentație și prin recircularea lichidului de fermentație cu ajutorul pompei vehiculând lichidul drenat, filtrat și încălzit în schimbătorul de căldura(ll) ce răcește apa recirculata de la vasul de eliminare a dioxidului de carbon din biogaz(9), de la partea inferioara deasupra masei de fermentație printr-un sistem de duze.
- 4. Procedeu și instalație conform revendicării 1, caracterizate prin aceea că, filtrul(7) cu umplutura specifica de inele Raschig asigură, pe unitatea de volum mică, eficiență mare de reținere dioxid de carbon, cu pierderi mici de presiune datorită contactului bun între biogaz și lichidul de spălare.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201000446A RO125718B1 (ro) | 2010-05-19 | 2010-05-19 | Instalație de producere a biogazului din deșeuri municipale biodegradabile |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201000446A RO125718B1 (ro) | 2010-05-19 | 2010-05-19 | Instalație de producere a biogazului din deșeuri municipale biodegradabile |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RO125718A0 true RO125718A0 (ro) | 2010-09-30 |
| RO125718B1 RO125718B1 (ro) | 2012-06-29 |
Family
ID=46319455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ROA201000446A RO125718B1 (ro) | 2010-05-19 | 2010-05-19 | Instalație de producere a biogazului din deșeuri municipale biodegradabile |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RO (1) | RO125718B1 (ro) |
-
2010
- 2010-05-19 RO ROA201000446A patent/RO125718B1/ro unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RO125718B1 (ro) | 2012-06-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sarker et al. | Overview of recent progress towards in-situ biogas upgradation techniques | |
| EP2771472B1 (en) | Method for in situ hydrogen based biogas upgrading | |
| CN101597562A (zh) | 大中型沼气工程二级厌氧发酵与发电系统 | |
| WO2012110256A1 (en) | Method of converting carbon dioxide and hydrogen to methane by microorganisms | |
| CN104150730A (zh) | 一种利用木炭促进污泥厌氧消化产甲烷的方法 | |
| CN104745258A (zh) | 具有高效纯化功能的沼气资源化处理系统 | |
| CN102492506A (zh) | 有机废水脱除沼气中二氧化碳的方法及其装置 | |
| CN103708693A (zh) | 一种城市污水处理所产生污泥的消解系统及方法 | |
| CN106754294A (zh) | 一种醋糟固液分相厌氧消化产沼气的装置和方法 | |
| US20100248344A1 (en) | Methanogenic reactor | |
| CN105623761A (zh) | 一种焦炉煤气生物合成天然气的方法 | |
| Raji et al. | Comparative study on the rates of production of biogas from organic substrates | |
| KR102093895B1 (ko) | 생물학적 바이오가스 고질화 방법 및 그 시스템 | |
| CN204369742U (zh) | 一种污泥厌氧消化和沼气净化同步处理装置 | |
| CN209065710U (zh) | 污泥热水解太阳能低温膜厌氧消化联合快速处理系统 | |
| WO2010110773A1 (en) | Methanogenic reactor | |
| RO125718A0 (ro) | Procedeu şi instalaţie pentru producerea de biogaz din deşeuri municipale biodegradabile cu reţinerea co | |
| CN203959919U (zh) | 一种基于生物电化学原理的原位沼气提纯反应器 | |
| CN203128553U (zh) | 一种工业沼气液压压缩分离装置 | |
| CN108651342A (zh) | 生物质热电联产的南美白对虾养殖系统 | |
| CN201512530U (zh) | 从糖蜜酒精废水中回收单质硫和甲烷的装置 | |
| Magomnang et al. | Enhancing Biogas Purification Efficiency Through Microbial Intervention: A Comparative Analysis of Carbon Dioxide and Hydrogen Sulfide Removal in Anaerobic Digestion Systems | |
| CN204661627U (zh) | 具有高效纯化功能的沼气资源化处理系统 | |
| CN214327720U (zh) | 一种生物质制氢装置 | |
| KR101153467B1 (ko) | 바이오가스 생산 시스템 |