SE427560B - Forfarande for omvandling av organiskt material pa mikrobiologisk veg under gasutveckling - Google Patents

Description

15 25 BO 8ÛÛ0923~6 Vid en annan typ av känd teknik användes ett reaktions- kärl innehållande fyllkroppar, varvid biomassan är fixerad till en fast ytstruktur, exempelvis en bädd av stenmaterial eller En begränsande faktor är i detta fall det förhållandet, 3 reaktions- plast. att man ej kan uppnå mer än ca 100-200 m2 yta per m kärl om man vill förhindra igensättning av hålrummen. specifika yta motsvarar även den en koncentration biomassa om 5-10 kg Ts/m5 reaktionskärl. ° Vid en tredje variant av den kända tekniken använder man Denna sig av en suspenderbar bädd i ett reaktionskärl, varvid bädden fluidiseras med hjälp av ett tillflöde underifrån av gas eller vätska. Detta system uppvisar dock en uttalad praktisk begräns- ning, i det att fördelningen av fluidiseringsflödet måste vara exakt likartat över hela den nedre delen av reaktionszonens tvärsnitt, vilket är mycket svårt att uppnå i större reaktions- kärl. ' Ändamålet med föreliggande uppfinning är sålunda åstadkom- mande av ett förfarande- ' material på mikrobiologisk väg kan omvandlas under gasutveck- ling, under undvikandé av de nackdelar som är förknippade med exempelvis den ovan relaterade konventionella tekniken.

För detta ändamål åstadkommes genom uppfinningen ett för- farande, vid vilket omvandlingen utföres i ett reaktionskärl medelst mikroorganismer, vilka bringas att tillväxa på en rörlig bädd av oorganiskt kornformigt material och vilka dessutom före- ligger i fritt tillstånd i form av mikroflockar, varvid omvand- lingen sker i en kontinuerlig vattenfas och substrat för mikro- organismerna tillföres bädden i anslutning till en mekanisk om- rörare. iI samband med omvandlingen alstrade gaser utnyttjas här- vid för expansion av bädden, och de fria mikroflockarna avskiljes externt på ett ställe utanför reaktionskärlet från från detta avledd vätska och återföres till reaktionszonen.

Vid en föredragen utföringsform av förfarandet enligt upp- finningen användes en bädd baserad på terial med en kornstorlek liggande inom intervallet ca 0,05-5 mm.

Detta material, varav bädden består, kan utgöras av sand, kal- eiumkarbonat, kalciumhydroxid eller dolomit eller dylikt.

En anordning, vari detta förfarande kan utföras, inneflntar ett reaktíonskärl, en i detta anordnad omrörare, organ för tillförsel av vätska innehållande substrat samt organ för avtappning av vätska LD 10 20 55 HO' 8-000923-6 och för recirkulation av fritt aktivt material. För uppnående av ändamålet med uppfinningen innehåller anordningen en i reak- 'tionskärlet placerad rörlig bädd av oorganiskt kornformigt ma- terial, vilken bädd är avsedd att uppbära tillväxande mikroor- ganismer för det organiska materialets omvandling.

Den rörliga bädden är företrädesvis utförd av material, 'som beskrivits ovan i anslutning till förfarandet.

Den använda omröraren utgöres företrädesvis av en nedtill i reaktionskärlet placerad radial- eller axialturbin eller -pro- pelleromrörare, vilken lämpligen är centralt placerad i reak- tionskärlet. ' _ I vila upptar den rörliga bädden lämpligen 20-80% av reak- tionskärlets volym, företrädesvis ca HO-60%.

Reaktionskärlet i anordningen är lämp- ligen försett med invändiga vertikala bafflar över 20-100% av kärlets höjd, och dessa bafflar kan föreligga i ett antal av från l-10. I Uppfinningen kan generellt tillämpas vid en mångfald olika typer av mikrobiologiska processer beroende på typ av substrat och typ av mikroorganism. Som exempel kan.nämnas mikroorganis- mer av monokultor, såsom Saccaromycis Services, vid bildning av etanol från kolhydratsubstrat, eller av multikulturart, så- som vid omvandling av komplexa organiska substrat till metangas och koldioxid.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare genom ett icke inskränkande exempel i anslutning till bilagda ritning, där fig. l schematiskt visar ett vertikalt tvärsnitt genom en utföringsform aven anordning för-att tílhmmalgmfhunngmioch fig. 2 schematiskt visar cirkulationsförhållandena i ut- föringsformen enligt fig. l.

Den i fíš- 1 av ritningen visade utföringsformen av an- ordningen förlnmfbnfingmß tillämpning innefattar ett cirkulär- cylindriskt reaktionskärl l med plan botten och djupare över- sida, vilken är försedd med invändiga vertikala bafflar 2, vil- ka kan föreligga i ett antal av l-10. Det är att föredra att använda ett flertal bafflar jämnt fördelade runt kärlets inner- vägg. Reaktionskärlet är vidare försett med en central omrö- rare 5, som drives som en utvändigt placerad motor via en gas- tät genomföring H i kärlets l övre ände. lO 15 20 H0 8000923-6 Reaktionskärlet l innehåller en rörlig bädd 5 av oorganískt kornformigt material, vilken i vila i den visade utföringsfor- men upptar ungefär hälften av reaktionskärlets volym. Reaktions- kärlet innehåller vidare vatten som kontinuerlig fas upp till den nivå som visas i fig. l.

Tillförsel av substrat, dvs. material som skall behandlas, sker via en tilloppsledning 6, vilken utmynnar direkt under om- röraren 3. lBehandlad vätska avledes från reaktionskärlet via en utloppsledning 7 och överföres till en separationsanordning 8, där genom separation bioslam avskiljes och återföres till reak- tionskärlet till ett ställe omedelbart under omröraren 3.5 Den ovan beskrivna anordningens funktion är i korthet föl- jande._ _ På det i reaktionskärlet befintliga suspenderade bäddma- terialet av oorganiskt material, som kan utgöras av sand, kal- ciumkarbonat, kaloiumhydroxid eller dolomit och med en kornstor- lek inom intervallet 0,05 till 5 mm, kommer en flora av anaeroba mikroorganismer att tillväxa i ett tunt skikt. Mikroorganis- merna kommer härvid att omvandla tillförda organiska föreningar till olika typer av produkter beroende på typ av substrat och mikroorganismer. el syfte att överföra substratet till de mikroorganismer som är bundna till de oorganiska kornen i bäddmaterialet, över- föres det nya tilloppsledningen 6 till ett ställe omedelbart under den omrörare 3, som är centralt placerad i bädden (fig. l).

När omröraren 5 under drift bringas att rotera, kommer ett flöde av vätska och bäddkorn att pumpas runt i reaktionskärlet, varigenom substratet kommer till intim blandning med det övriga innehållet i reaktionskärlet. Det flöde som omröraren 3 skapar är horisontellt eller nedåtriktat, varvid en kraftig strömning erhålles längs reaktionskärlets botten och uppåt längs reak- tionskärlets väggar. 'Detta flöde innebär att den rörliga bädden expanderar, vilken expansion ytterligare förhöjes genom den alst- ring av gas som sker när substratet kommer i kontakt med.de På detta sätt erhålles en mycket jämn och homogen fördelning av substratet i bädden, mikroorganismer som uppbäres av bädden. varigenom en effektiv utnyttjning av mikroorganismernu kommer till stånd.

I fig. 2 illustreras de strömningar som åstadkommes genom den mekaniska omblandningen betingad av omröraren 5 och av vid kw 10 15 20 25 30 8000923-6 den mikrobiologiska reaktionen alstrade gaser. Genom omröra- rens flödesriktning erhålles en effektiv spridning av substra- tet i horisontalled vid reaktionskärlets botten. Genom gasbild- . ningen och medbringningen av vätskefas omkring gasbubblorna er- hålles god omblandning i vertikalled, såsom framgår av fig. 2.

Gasalstringen vid den beskrivna anordningen är av stor- leksordningen 1-100 m3 gas per m3 reaktionskärl per dygn och ' alstrade gaser utgöres av koldioxid eller en blandning av kol- dioxid och metangas. Genom modifiering av bafflarnas höjd och den mekaniska omrörarens varvtal kan den rörliga bädden bringas att expandera till önskad nivå. Genom avtappning av vätskefas från ytan upptill i reaktionskärlet dit den rörliga bädden ej når vid expansionen kan mikroorganismerna i hög-grad bíbehållas i systemet. Den mängd mikroorganismer som kan kvarhållas bundna vid bäddmaterialet varierar från 1-50 gram TS/l volym av reak- tionskärlet.

En del mikroorganismer återfinnes i form av míkroflockar i vätskefasen. Denna del kan ej avskiljas i reaktionskärlet utan medföljer det avledda vätskeflödet. organet 8 kan de avskiljas från vätskan och återföras till reak- Medelst separatione- tionskärlet. På så sätt kan mikroorganismerna hålles suspende- rade i en mängd motsvarande 5-10 gram TS/1. Sammanlagt kan man uppnå' en total halt mikroorganismer bundna till den rörliga bädden och suspenderade till ca 60 gram TS/l, vilket är 6-12 gånger mer än vad som kan uppnås med konventionell teknik.

Uppfinningen är icke inskränkt till den ovan beskrivna ut- föringsformen. Sålunda kan förhållandet mellan höjd och diame- ter i reaktionskårlet variera från 5:1 till 1:5. detaljerna i den beskrivna konstruktionen varieras och modifi- eras på sätt som är uppenbart för fackmannen på området.

Vidare kan

Claims (3)

8000923-6 PATENTKRAV

1. Förfarande för omvandling av organiskt material på mikrobiologisk väg under gasutveckling, vilket utföres i ett reaktionskärl medelst mikroorganismer, vilka bringas att till- växa på en rörlig bädd av oorganiskt kornformigt material och fritt i mikroflockar i en kontinuerlig vattenfas, k ä n n e- t e c k n a t därav, att substratet för mikroorganismerna tillföres bädden i anslutning till en mekanisk omrörare, vilken .i förening med genom omvandlingen alstrade gaser utnyttjas för omblandning och expansion av bädden, och att de fria mikro- flockarna avskiljes externt från avledd vätska och återföres till reaktionskärlet. I

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att det oorganiska kornformiga materialet har en korn- storlek inom intervallet ca 0,05-5 mm.

3. Förfarande enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k- n a t därav, att det kornformiga oorganiska materialet utgöres av sand eller kalciumkarbonat.