SE395441B - Anordning for framstellning av metaninnehallande gas ur organiskt material genom anaerob jesningsbehandling - Google Patents

Description

7SU7596~0 i 2 uppföra och driva. Ändamålet med uppfinningen uppnås genom att anordningen givits de av patentkraven framgående kännetecknen.

Anordningen enligt föreliggande uppfinning medför en mångfald olika fördelar. Den cylinderformade konstruktionen är mycket kompakt, vilket medför liten materialâtgång. Anordningen är lämpad för upp- byggnad med användning av prefabricerade element, ett rationellt och billigt byggnadssätt. Genom den kompakta, cylinderformade kon- struktionen blir vidare det användbara innerutrymmet maximalt sam- tidigt som ytterytan minimeras, vilket är förmånligt med tanke på värmeekonomin. Den minimerade gemensamma yttre begränsningsytan är nämligen enkel att isolera och kräver ringa åtgång av isolerings- material för effektiv isolering. Detta i sin tur ger minimal energi- åtgång vid uppvärmning av jäsningskamrarna och små värmeförluster till den yttre omgivningen. En annan fördel med den kompakta kon- struktionen är att den nödvändiga rördragningen för förbindelse och transport mellan anordningens olika kamrar blir avsevärt kortare, enklare och billigare än vid konventionella anordningar. Anord- ningen enligt uppfinningen är också synnerligen oöm och driftsäker, då den i allt väsentligt saknar rörliga delar. De många kamrarna hos anordningen enligt uppfinningen ger tillsammans med de olika kopplingsmöjligheterna med avseende på gas, uppvärmningsfluidum och transport av material under behandling en hittills ouppnådd flexibilitet och anpassningsbarhet för olika önskemål eller behov beträffande alstring av biogas m m.

Av det ovan sagda är det tydligt att anordningen enligt uppfin- ningen innebär ett väsentligt framsteg inom den aktuella tekniken samt medför ett flertal fördelar. Dessa och andra fördelar kommer att fram- gå ytterligare av den följande detaljerade beskrivningen med hänvis- ning till de bifogade ritningarna. På dessa visar fig. l en sidovy i sektion av en föredragen anordning enligt uppfinningen. Fig. 2 visar en horisontalsektion av anordningen i fig. l längs snitt 2-2 i fig. l.

Fig. 3 visar en modifierad utföringsform av anordningen enligt fig. 2.

Fig. 4_visar i förstoring partiet A i fig. l hos en särskild utfö- ringsform av uppfinningen. Pâ ritningarna har motsvarande detaljer givits samma hänvisningsbeteckningar.

Anordningen enligt fig. l och 2 omfattar en cylindrisk behållare l med exempelvis enedfiameterav ca 12 m och en höjd av ca 4 m. Koncen- triskt belägen inuti behållaren 1 finns en cylindrisk förlagrings- kammare 2 med en yttervägg 3. Utanför förlagringskammaren2 finns en omgivande manövergâng 4 med en cirkulär yttervägg 5. Den cylindriska 7507596-0 behållaren l är mellan den inre, cylindriska väggen 5 och"behållarens 1 yttervägg 6 uppdelad i flera, företrädesvis fem stycken jäsnings- kamrar respektive lagringskamrar för avgasad produkt (i det följande endast benämnda lagringskamrar) 7-ll medelst radiella väggar 12-16.

I botten på förlagringskammaren 2, som sträcker sig något längre ned än manövergången 4 och de omgivande jäsnings- och lagringskamrarna 7-ll, finns en pump 17 med ett homogeniserings- och uppfordringsrör 18. Såsom visas i fig l är röret 18 nära pumpen 17 försett med två sidoförgreningar, varigenom en del av materialet returneras till pumpen 17 och därvid på grund av sin rörelseenergi slår sönder större' materialstycken och skapar homogenisering. I den övre delen av för- lagringskammaren är röret 18 försett med en ventil 19, medelst vil- ken det i ledningen 18 pumpade materialet kan ledas antingen till ledningar 20, för inmatning av material till kamrarna 7-ll, eller till ledningen 21 för utmatning och spridning av färdigbehandlat Och avgasat material. För uppvärmning av kamrarna 7-ll är dessa försedda med uppvärmningsslingor 22 (endast en visad i.fig 2). Slingorna upp- värmes genom cirkulation av uppvärmningsfluidum, såsom varmvatten, varvid slingorna kan förbindas med varandra så att samma fluidum- mängd kan utnyttjas för uppvärmning av flera kamrar om så önskas.

Motsvarande kan slingorna avstängas från cirkulation av uppvärmnings- fluidum i de kamrar, som ej önskas uppvärmda, eller också kan sling- orna kopplas så att uppvärmningsfluidum tillföres varje kammare se- parat. Varje kammare 7-ll inbegriper dessutom ledningar 23 för till- försel av gas som cirkulations- och aktiveringsmedium. Dessa led- ningar 23 är endast visade schematiskt, såsom perforerade ledningar i kamrarna 7-ll, men det inses att varje slag av utförande för för- delning av en ström av agiterande gas i kamrarna 7-ll, såsom öpp- ningsbara spridarventiler eller dylikt, ligger inom uppfinningens ram. Betydelsen av ledningarna 23 och agiteringen medelst gas skall diskuteras mera i det följande. Såsom visas i fig l, står ledningarna 23 medelst ventiler 24 i förbindelse med rör 25, som liksom ledning- arna 20 sträcker sig genom väggen 5. över kamrarna 7-ll finns ett tättslutande lock 26. Den del av ledningen 23 som fortsätter från ventilen 24, står i förbindelse med en ej visad gasuppsamlingsanord- ning, såsom en gasklocka. Förutom viaïledningarna 18 och 20 står för- lagringskammaren 2 även i förbindelse med kamrarna 7-ll genom passa- ger 27, som kan öppnas och tillslutas medelst ventilorgan 28. Bott- nen på kamrarna 7-ll är företrädesvis horisontell för att därigenom medge att en viss del av avfallet stannar kvar vid tömning av kam- rarna efter avslutad jäsning och medverkar vid igångsättning av efterföljande jäsning, varigenom särskild s k ympning ej erfordras. 7507596-0 4 Anordningen måste på bästa sätt skyddas mot värmeförluster till omgivningen, och detta åstadkommes lämpligen genom att anordningen till större eller mindre del försänkes i marken, och åtminstone de delar av anordningen som ligger över marken förses med effektiv iso- lering med något känt isoleringsmaterial, såsom mineralull, glasull, polyuretan eller liknande. Om anordningen byggs med isolerade, pre- fabricerade element kan det vara ekonomiskt att även förse den del som ligger över marken med ett extra isoleringsskikt. ' Det står i detta sammanhang klart att den ovan beskrivna anord- ningen enligt uppfinningen innebär ett betydande framsteg ur värme- ekonomisk synpunkt jämfört med kända konstruktioner, eftersom den begränsningsyta, som står i förlustbringande värmeutbytesförhållande med omgivningen nedbringats till minsta möjliga och endast utgöres av cylindern 6. I motsats till vad som är fallet vid tidigare kända konstruktioner, som är uppbyggda av från varandra skilda, fristående enheter, behöver de olika enheternas samtliga begränsningsväggar inte isoleras vid uppfinningen, eftersom flertalet av dem är in- terna skiljeväggar i en och samma enhet. Sålunda behöver väggarna 12-16 ej isoleras vid uppfinningen, eftersom den eventuella värme- överföring, som sker mellan kamrarna 7-ll stannar inom anordningen- som helhet och inte utgör någon förlust till omgivningen vid Plan-- mässig drift. Jämfört med kända anordningar åtgår det således betyd- ligt mindre mängd isolering för att effektivt skydda anordningen enligt uppfinningen mot värmeförluster, vilket innebär en stor kost- nadsmässig fördel.

Ovan har den apparatmässiga konstruktionen av anordningen en- ligt fig l och 2, vilken utgör den för närvarande föredragna ut- föringsformen av uppfinningen, beskrivits och i det följande skall en beskrivning ges av dess funktion.

I förlagringskammaren 2 införes med hjälp av ett ej visat trans- portband eller på annat sätt en pumpbar°blandning av stallgödsel, gödselvatten, halm och eventuellt annat organiskt avfall. Någon jäs- ning av materialet sker inte i förlagringskammaren, utan materialet pumpas därifrån med pumpen 17 genom ledningen 18, via ventilen 19 och genom en av ledningarna 20 till önskad kammare, t ex 7, för jäsning. Kammaren 7 utgör härvid en jäsningskammare.

Det skall i detta sammanhang påpekas att det föredrages att inte pumpa materialet direkt från förlagringskammaren 2, dvs så snart det har införts däri, till jäsningskammaren, utan istället samlas ett förråd av material under en kortare eller längre tid, såsom 3-4 dagar, i förlagringskammaren 2, vilket förråd därefter i ett samman- vso-zsse-o hang pumpas till jäsningskammaren. Det skall också påpekas att mate~ rialet, innan det pumpas till jäsningskammaren, homogeniseras, såsom med hjälp av de tidigare omtalade sidoförgreningarna på homogenise- rings- och uppfordringsröret 18. Anordningen är enligt uppfinningen utrustad med flera kamrar, företrädesvis minst tre och lämpligen fem stycken kamrar 7-ll, så att exempelvis en kammare 7 kan stå under fyllning med material från förlagringskammaren 2, medan tre stycken kamrar 8, 9, 10, är fyllda med material, som är under jäsning, varvid en är under förberedelse till jäsning, en under ordinär jäsning och en under nedgång. En kammare (kammare ll) innehåller avgasat material; Anordningens konstruktion möjliggör, förutom en kontinuerlig drift, en stor, variabel kapacitet samt en hög flexibilitet. Om reparation företages på någon av kamrarna, kan denna kopplas ur systemet.

För att hålla jäsningsprocessen vid lämpligaste temperatur, dvs ca 36°C, tillföres uppvärmningsslingan 22 i den med material fyllda jäsningskammaren 7 uppvärmningsfluidum, såsom varmvatten, med en temperatur av ca 40°C. Det skall observeras att temperaturen i vär- meslingan 22 inte får vara för hög, eftersom vid temperaturer över 40°C alstring av koldioxid dominerar medan alstringen av metan är låg. När den anaeroba jäsningen startat utvecklas biogas och denna gasutveckling fortsätter under en tid av ca l månad, varunder ca 3/4 av den teoretiska gasmängden erhålles. vid jäsningen bildas på ytan av materialet i jäsningskammaren ett s k "svämtäcke", som hindrar gasgenomsläppning och det är nödvändigt att täcket bryts för att processen skall förlöpa på önskat sätt. Brytningen av sväm- täcket har tidigare skett enbart medelst mekaniska anordningar, så- som pumpar, mekaniska omrörarorgan, propellrar eller dylikt, vilket dock innebär väsentliga nackdelar. Vid uppfinningen sker därför brytningen av svämtäcket och agiteringen av materialet i jäsnings- kammaren företrädesvis på ett annat sätt, nämligen genom inblåsning av gas medelst tillförselrör 23 vid botten av jäsningskammaren.

Denna inblâsning av gas, som företrädesvis utnyttjar recirkulation av tidigare bildad biogas, utföres intermittent vid behov och har visat sig på ett synnerligen effektivt sätt bryta svämtäcket och skapa en lugn och effektiv omröring av materialet i jäsningskammaren, varigenom alstringen av biogas gynnas. Recirkulationen av biogasen sker medelst en pump (ej visad). Den biogas, som ej utnyttjas för agitering, matas via ledningen 23 till en ej visad gasklocka. Biogas, som alstrats i en kammare, kan även inledas för agitering i en annan kammare, varvid t ex biogas från en jäsningskammare, vilken gas har 7507596-0 6 en temperatur av ca 36°C, kan ledas in i en nyss fylld kammare och genom avgivande av sitt värmeöverskott bidraga till uppvärmningen av avfallet i denna kammare.

Sedan biogasalstringen pågått ca l månad och gasalstringen bör- jat avklinga, tillföres inget ytterligare värme medelst värmesling- orna 22. I och med att materialet i kammaren 7 är avgasat övergår kammaren från att vara jäsningskammare till att vara lagringskammare för avgasad produkt. Det skall sålunda noteras att, beroende på det stadium processen befinner sig i, kan var och en av kamrarna 7-ll utgöra antingen en jäsningskammare eller en lagringskammare, vilket sålunda ytterligare accentuerar uppfinningens flexibilitet. Det fär- digbehandlade och avgasade materialet kan ligga kvar i lagringskam- maren 7 längre eller kortare tid om så önskas, och överföres sedan till förlagringskammaren 2 för direkt överföring därifrån för ut- spridning. överföringen av det avgasade materialet till förlagrings- kammaren 2 sker när denna är tom, dvs inte innehåller obehandlat ma- terial. Tömningen av lagringskammaren sker genom att luckan 28 i passagen 27 öppnas, vilket kan ske manuellt eller på annat sätt, varefter det avgasade materialet i lagringskamaren på grund av tyngdkraften rinner genom passagen 27 och ner i förlagringskammarens 2 pumpgrop för vidare uppfordring medelst pumpen 17.

Om man inte önskar utnyttja förlagringskammaren 2 både för obe- handlat material, som skall inmatas i jäsningskamrarna, och för av- gasat material, som överförts från lagringskamrarna för utspridning, är det givetvis möjligt att istället för en enda förlagringskammare 2 utforma denna som två stycken kamrar, t ex genom att avdela för- lagringskammaren i två halvcylindriska utrymmen 29 och 30 medelst en vertikal skiljevägg 31, såsom visas i fig 3. Härvid utgör det ena utrymmet 29 förlagringskammare, medan det andra 30 utgör utrymme för produktuppsamling, som helt eller delvis kan ersätta kamrarnas 7-ll funktion som lagringskamrar.

Såsom visas på ritningarna är anordningen enligt uppfinningen försedd med en manövergång 4. Till denna manövergång är i möjligaste mån all rördragning koncentrerad, vilket i förening med anordningens kompakta konstruktion i övrigt gör att behovet av rörledningar är minimalt vid uppfinningen jämfört med tidigare kända konstruktioner.

Manövergången 4 kan täckas med ett på ritningarna ej visat, avtagbart lock. För att undvika eventuell ansamling av farliga eller skadliga gaser i manövergången, bör denna vara väl ventilerad.

Vid drift av anordningen enligt uppfinningen såsom beskrivits 7507596-0 ovan elimineras illaluktande ämnen från avfallet, så att det erhållna avgasade materialet kan utspridas utan olägenhet i lukthänseende.

Detta är en väsentlig fördel ur miljövårdssynpunkt med tanke på att odlade områden numera ofta ligger helt nära starkt befolkade centra. Omvänt är det genom uppfinningen möjligt, på grund av att illaluktande ämnen elimineras från produkten, att förlägga animalie-, mjölk- och äggproduktion nära befolkade centra, med de fördelar detta innebär i form av minskade transportvägar etc, varvid varje anlägg- ning är försedd med en eller flera anordningar enligt uppfinningen för behandling av gödsel och andra organiska avfallsprodukter.

I fig 4 visas i förstoring en detaljvy av skarven mellan locket 26 och ytterväggen 6 i fig l samt en alternativ utformning av tät- ningen mellan dessa. Skarven mellan locket och ytterväggen har nor- malt den utformning som antytts i fig l, varvid tätningsmassa är an- ordnad mellan locket och ytterväggen, men genom att utforma skarven såsom i fig 4 kan en särskilt god tätning mellan locket och ytterväg- gen erhållas. Den i fig 4 visade tätningen utnyttjas företrädesvis tillsammans med det tidigare omnämnda, flyttbara locket. Detta lock är utformat så att det endast täcker en enda cirkelsektor eller kam- mare, varvid lockets samtliga sidokanter är nedbockade, såsom visas i fig 4, för att passa i tillhörande spår i ytterväggen 6, de radiel- la mellan'väggarna 12-16 samt i innerväggen 5. Ett lämpligt material för locket är järn- eller stålplåt och locket är värmeisolerat, t ex medelst mineral- eller glasull, för att nedbringa värmeförlusterna.

För att locket skall kvarligga stadigt, även vid tryck underifrån på grund av biogasalstring, belastas locket lämpligen med tyngder. Så- som framgår av fig 4 är tätningen mellan locket 26 och den underligg- ande väggen utbildad som ett vattenlås 32. För att förhindra frysning av vattnet vid låga yttertemperaturer, kan fryspunktsnedsättande me- del, såsom glykol, inblandas i vattnet, eller också kan små plast- kulor inblandas, vilket även visat sig effektivt för att förhindra frysning. - Vid drift av anordningen placeras de två eller tre be- fintliga locken över jäsningskamrarna. När sedan de ursprungliga jäsningskamrarna efter avslutad jäsning övergår till att vara lag- ringskamrar, medan nya kamrar utnyttjas såsom jäsningskamrar, flyt- tas locken 26 med hjälp av en kran eller på annat sätt från sitt läge över de ursprungliga jäsningskamrarna och placeras över de nya jäsningskamrarna.

Uppfinningens konstruktion och funktion har beskrivits ovan och i samband därmed har även uppfinningens olika fördelar angivits. För tydlighets skull skall dock en sammanfattning av de viktigaste för- delarna ges nedan.

Claims (15)

vsovsss-on 8
1. - 1. Anordningen enligt uppfinningen har en enkel och kompakt konstruktion, som medför lägre byggnadskostnader än för konventio- nella anläggningar. Den är vidare så konstruerad att den möjliggör användning av prefabricerade element, som är utformade för att före- nas gastätt. För att ytterligare minska kapitalkostnaderna behöver hela anläggningen ej vara försedd med lock utan endast de jäsnings- kamrar, som är i funktion.
2. 2. Genom att anordningens olika delar sammanbyggts till en enda enhet med gemensam yttre begränsningsyta, blir den yta som skall iso- leras minsta möjliga och följaktligen kostnaderna för isolering minimala, liksom värmeförlusterna.
3. 3. Genom den kompakta konstruktionen erhålles korta transport- vägar för materialet inom anordningen samt kort, överskådlig och billig ledningsdragning.
4. 4. Anordningens utformning medger flera möjligheter till ekono- misk uppvärmning av jäsningskamrarna. Sålunda kan uppvärmningsfluidum tillföras varje jäsningskammare separat eller ledas i serie genom jäsningskamrarna. Vidare kan bildad, varm biogas från en jäsnings- kammare tillföras en annan jäsningskammare för agitation, varvid gasen samtidigt avger sitt värmeöverskott och bidrar till uppvärm- ningen av denna senare kammare. Slutligen sker även värmeöverföring genom mellanväggarna från en jäsningskammare med högre temperatur till en med lägre. 5. Genom att anordningen i sin föredragna utföringsform omfat- tar flera jäsningskammare möjliggöres kontinuerlig biogasproduktion samtidigt som anordningen får en flexibel kapacitet. 6. Genom att anordningen i sin mest föredragna utföringsform är indelad i fem stycken jäsnings- och produktkamrar erhålles an- passning till årsrytmen hos en kreatursbesättning, som står inne ca 200 dagar om året. 7. Svämtäcket i jäsningskammaren bryts företrädesvis genom in- blåsning av den alstrade biogasen. I Dessa fördelar i förening med uppfinningens övriga särdrag möjliggör en mera ekonomisk framställning än tidigare i ett i huvud- sak slutet system av biogas samt högvärdig och luktfri gödning. ' PATENT KRAV 1. Anordning för framställning av metaninnehållande gas ur or- ganiskt material genom anaerob jäsningsbehandling, vilken anordning inbegriper en förlagringsbehållare (2, 29) för obehandlat material, minst en jäsningskammare (7-ll), minst en lagringskammare (7-ll, 30) 75075994) för avgasad produkt, samt lednings- och pumporgan (17-25), som för- binder de olika kamrarna med varandra, varvid kamrarna gränsar till varandra och bildar en enhet med gemensam yttre begränsningsvägg, k ä n n e t e c k n a d därav, att den gemensamma, yttre begräns- ningsväggen (6) är isolerad, och att förlagringskammaren (2, 29) är belägen i anordningens centrum och har cirkulärt tvärsnitt, varvid jäsnings- och lagringskamrarna (7-ll) är anordnade radiellt omkring förlagringskammaren (2) i form av cirkelsektorer med en manövergång(4) mellan förlagringskammaren (2) och jäsnings- och lagringskamrarna (7-ll)/ varjämte förlagringskammarens (2) botten är belägen lägre än bottnen hos jäsnings- och lagringskamrarna (7-ll) och genom öpp- ningsbara passager (27) vid jäsnings- och lagringskamrarnas (7-ll) nedre delar är anslutbar till kamrarna för utmatning av behandlat material från lagringskamrarna (7-ll) till förlagringskammaren (2). 2. Anordning enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k'n a d därav, att det sammanlagt finns tre eller flera jäsnings- och lag- ringskamrar (7-ll). 3. Anordning enligt patentkravet l eller 2, k ä n n e t e c k- n a d därav, att jäsnings- och lagringskamrarna (7-ll) har ägita- tionsorgan (23) för agiterinq av det material som behandlas. I4. Anordning enligt patentkravet 3, k ä n n eut e c k n a d därav, att agitationsorganen utgöres av vid bottnen av jäsnings- och lagringskamrarna anordnade gastillförselledningar (23) för till- försel av gas som agitationsmedium.
5. 5. Anordning enligt något av de föregående patentkraven, k ä n- n e t e c k n a d därav, att jäsnings- och lagringskamrarna (7-ll) har uppvärmningsorgan (22) för uppvärmning av det material, som be- handlas . _
6. 6. Anordning enligt patentkravet 5, k ä n n e t e c k n a d därav, att uppvärmningsorganen utgöres av ledningar (22) för cirku- lation av flytande eller gasfbrmigt uppvärmningsfluidum.
7. 7. Anordning enligt något av de föregående patentkraven, k ä n- n e t-e c k n a d därav, att det finns en pump (17) i förlagrings- kamaren (2) för homogenisering och uppfordring av i förlagrings- kammaren (2) befintligt material.
8. 8. Anordning enligt patentkravet 7, k ä n n e t e c k n a d därav, att pumpen (17) står i förbindelse med ledningar (20), som mynnar i de respektive jäsnings- och lagringskamrarna (7-ll) för tillförsel av obehandlat material till dessa kamrar.
9. 9. Anordning enligt patentkravet 7, k ä n n e t e c k n a d därav, att pumpen (17) står i förbindelse med utmatningsledningar 'fsiovsss-o 10 (18, 21) för utmatning av behandlat material, som tillförts från lagringskamrarna (7-ll).
10. 10. Anordning enligt något av de föregående patentkraven, k ä n- n e t e c k n a d därav, att jäsnings- och lagringskamrarna (7-ll) står i förbindelse med gasledningar (23, 25) för uppsamling och transport av bildad gas. *
11. ll. Anordning enligt patentkravet 10, k ä n n e t e c k n a d därav, att gasledningarna (23) är förbundna med en gasklocka.
12. 12. Anordning enligt patentkravet 10, k ä n n e t e c k n a d därav, att gasledningarna (23) är förbundna med agitationsorganen ' i jäsnings- och lagringskamrarna (7-11).
13. 13. Anordning enligt något av patentkraven 10-12, k ä n n e- t e c k n a d därav, att de olika kamrarnas gasledningar är för- bundna inbördes, så att i en kammare bildad gas kan utnyttjas som värmeväxlingsmedium i en annan kammare.
14. 14. Anordning enligt något av de föregående patentkraven, k ä n- n e t e c k n a d därav, att endast jäsningskamrarna (7-ll) är för- seaaa maa lack (26) . ' ,
15. 15. Anordning enligt något av de föregående patentkraven, k ä n- n e t e c k n a d därav, att tätningen mellan behållaren (1) och l dess lock (26) utgöres av vattenlås (32). ' ANFÖRDÅ PUBLIKATIONER: Schweiz 400 926 Tyskland 299 590, 627 114, 1 135 386 US 2 768 137 C210-2) V