SK5987Y1 - Container fermenter - Google Patents

Abstract

The container fermenter for biomass treatment comprises of multi-layered isolation cover (1), watertight and airtight doors for loading and unloading of biomass, and control unit (3) connected to sensors (2) of fermentation parameters placed inside of the fermenter. On the internal walls of the fermenter are placed heating units (6) and on the upper internal wall are placed spraying jets (11) connected to a storage tank (4), where the fermenter contains at least one booth (8) comprising of a frame (12), a floor (15), side walls (16) and a front wall (17).

Description

Oblasť techniky

Technické riešenie sa týka kontajnerového fermentora (reaktora) na spracovanie biomasy suchou fermentáciou v anaeróbnom prostredí, ktorý je mobilný, prispôsobený na prenášanie a manipuláciu a jeho konštrukcia zároveň umožňuje paralelné zapojenie viacerých týchto kontajnerových fermentorov do kolóny.

Doterajší stav techniky

V súčasnosti sa spracováva biologicky rozložiteľná biomasa v zariadeniach, ktoré využívajú aeróbne procesy ako je nútené prevzdušňovanie. Sú to kompostovacie kopy, valy a žľaby atď. Nevýhoda takýchto systémov spočíva predovšetkým v nevyužití vyprodukovaných plynov [metán (CH₄), oxid uhličitý (CO₂)], podieľajúcich sa na otepľovaní zeme, na tzv. „skleníkovom efekte“; v potrebe veľkej manipulačnej plochy, v zápachu, v priťahovaní hlodavcov, hmyzu a v dlhej dobe spracovania.

Ďalej sa spracováva biomasa v zariadeniach, ktoré využívajú anaeróbne baktérie pri mokrých alebo suchých procesoch. Z dokumentu DE 199 58 142 A1 je známa bioenergetická stanica, a fermentor je umiestnený v stavebnej časti, ktorá je pevne spojená so zemou a nerieši systém nakladania biomasy.

V prospekte kancelárie Claus Ruckert, Biogasanlagen, 92259, Neukirchen, je uvedené riešenie na spracovanie biomasy, ktoré si vyžaduje postavenie dvoch samostatných budov a fermentory sú umiestnené v jednej z nich.

Bioenergetická stanica podľa DE 197 46 636 A1 je čiastočne zapustená do zeme a pozostáva zo štyroch samostatných budov v ktorých sú umiestnené fermentory.

Dokument EP 1 069 174 A1 opisuje plynový generátor poháňaný bioplynom, umiestnený mimo budovy a fermentor je umiestnený v budove pevne spojenej so zemou. Teplo zo spalín umožňuje dehydratáciu biomasy.

Nevýhodou takýchto systémov je veľká zastavaná a manipulačná plocha, stavebné celky pevne spojené základmi so zemou, nákladné stavebné a technické úpravy pre zabezpečenie vodotesnosti a vzduchotesnosti stavieb, presné dodržiavanie receptúry pri plnení fermentorov, absencia riadenia celého procesu, problémy so skladovaním centrifugátu v zásobníkoch a s jeho následnou aplikáciou ako hnojiva do pôdy, ide predovšetkým o dodržiavanie ochrany vôd pred znečistením dusičnanmi z poľnohospodárskych zdrojov.

Podstata technického riešenia

Uvedené nedostatky odstraňuje kontajnerový fermentor (reaktor) na spracovanie biomasy, ktorého podstata spočíva v tom, že pozostáva z viacvrstvového izolačného plášťa, vodotesných a vzduchotesných dverí, ktoré slúžia na nakladanie a vykladanie biomasy a riadiacej jednotky napojenej na snímače parametrov fermentácie, umiestnené vo vnútri fermentora. Po celej vnútornej strane kontajnerového fermentora sú uchytené vyhrievacie telesá a na jeho vrchnej vnútornej strane sú rozstrekovacie trysky, napojené na zásobník. Fermentor tiež obsahuje aspoň jednu kóju pozostávajúcu z rámu, podlahy, bočných stien a čelnej steny, ktoré môžu byť vyplnené sieťovinou.

Riadiaca jednotka kontajnerového fermentora zabezpečuje optimálne podmienky pre biochemický proces.

Je výhodné, ak na ráme kóje sú umiestnené otočné čapy, pomocou ktorých sa celá kója otočí o 180° a tým sa vyprázdni. Takisto je výhodné, ak na spodnej strane rámu kóje je umiestnený pojazd a v jeho rohoch navádzacie kolesá pre uľahčenie zasúvania kóje do kontajnerového fermentora. Pojazd mobilnej kóje má pojazd kolesový, prípadne je možné použiť lyžiny, a to v závislosti od spôsobu vkladania kóje do kontajnerového fermentora.

Uvedená konštrukcia kóje umožňuje prenikanie perkolátu do biomasy a zároveň aj unikanie bioplynu celým povrchom.

Výhodou kontajnerového fermentora podľa predloženého technického riešenia je, že je mobilný a umožňuje produkciu bioplynu a sfermentovaného substrátu spracovaním biomasy v anaeróbnom prostredí. Ďalej, že umožňuje jednoduchú a rýchlu manipuláciu s biomasou pri nakladaní a vykladaní a možnosť riadiť celý proces fermentácie.

Prehľad obrázkov na výkrese

Technické riešenie je bližšie vysvetlené pomocou obrázkov, na ktorých obr. 1 znázorňuje fermentačný kontajner s popisom hlavných konštrukčných celkov a obrázok obr. 2 znázorňuje kóju s opisom hlavných častí podľa tohto riešenia.

SK 5987 Υ1

Príklad uskutočnenia technického riešenia

Kontajnerový fermentor obr. 1 je zariadenie na anaeróbne spracovanie biomasy, je zhotovený z viacvrstvového izolačného plášťa 1, ktorý chráni proces fermentácie pred nepriaznivými poveternostnými podmienkami a vodotesných a vzduchotesných dverí 9, čím je zabezpečená vodotesnosť a vzduchotesnosť (plynotesnosť) celého kontajnerového fermentora. Vodotesné a vzduchotesné dvere 9 umožňujú vstup do kontajnerového fermentora a manipuláciu v ňom, ako nakladanie a vykladanie kóji 8, servisné zásahy, údržbu a čistenie vyhrievacích telies 6. Súčasťou kontajnerového fermentora je riadiaca jednotka 3, ktorá prostredníctvom snímačov 2 parametrov fermentácie zbiera údaje, vyhodnocuje ich a riadi proces fermentácie. Po celej vnútornej strane kontajnerového fermentora sú uchytené vyhrievacie telesá 6, ktorými sa proces udržuje na optimálnej teplote. Nad každou kójou sú umiestnené rozstrekovacie trysky 11 na zmáčanie perkolátom 5, zo zásobníku 4, plneného odčerpávaním perkolátu 5 z podlahy fermentoru 7. Odsávaný bioplyn 10 z kontajnerového fermentoru sa odvádza na skladovanie alebo ďalšie spracovanie.

Plnenie kontajnerového fermentora sa uskutočňuje prostredníctvom kóji 8, ktoré sú vyrobené z rámu 12. podlahy 15, bočných stien 16 a čelnej steny 17. Podlaha 15, bočné steny 16 a čelná stena 17 môžu byť vyplnené sieťovinou 19 z ťahokovu. Kóje 8 sú vyrobené z materiálu odolávajúceho agresívnemu prostrediu, ktoré vzniká pri fermentácii. Kóje 8 majú na spodnej strane kolesový pojazd 13. Na ich vyprázdňovanie sú na ráme kóji umiestnené otočné čapy 14, pomocou ktorých sa celá kója otáča o 180° a tým sa vyprázdňuje. V rohoch kóji 8 sú navádzacie kolesá 18 na uľahčenie zasúvania kóje do kontajnerového fermentora.

V kontajnerovom fermentore na bezodpadové spracovanie biomasy v anaeróbnom prostredí je producent biologických surovín a/alebo biologického rozložiteľného komunálneho odpadu schopný spracovať všetky vyprodukované biologické suroviny a/alebo biologicky rozložiteľný komunálny odpad a to tak, že ho naplní do kóje 8. Kóju 8 potom umiestni do kontajnerového fermentora a ten vodotesné a vzduchotesne uzatvorí.

V kontajnerovom fermentore začne prebiehať riadený proces fermentácie, pozostávajúci zo štiepenia makromolekúl hydrolytickými baktériami, z kvasenia produktov štiepenia acidogénnymi baktériami, z tvorby metanogénnych substrátov acetogénnymi baktériami a tvorby plynu metanogénnymi baktériami. Výsledkom procesu fermentácie je sfermentovaný substrát a bioplyn 10 zložený z metánu (CH₄), oxidu uhličitého (CO₂) a malého množstva prímesí. Vyprodukovaný bioplyn 10 sa v priebehu procesu fermentácie odsáva na ďalšie použitie. Riadenie procesu fermentácie v kontajnerovom fermentore zabezpečuje riadiaca jednotka 3. Sníma údaje o teplote, tlaku, pH a množstve CH₄ a CO₂ v bioplyne 10. Na základe získaných údajov riadi teplotu prostredníctvom množstva teplej vody vo vykurovacom systéme, tlak odsávaním bioplynu 10 na ďalšie spracovanie a pH prostredníctvom množstva rozstrekovaného perkolátu 5. Množstvo CH₄ a CO₂ sa monitoruje pre potreby ďalšieho využitia.

Priemyselná využiteľnosť

Kontajnerový fermentor je možné využiť na bezodpadové spracovanie biomasy (biologických surovín a/alebo biologického rozložiteľného komunálneho odpadu) v anaeróbnom prostredí.

Claims (7)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Kontajnerový fermentor pozostávajúci z viacvrstvového izolačného plášťa (1), vodotesných a vzduchotesných dverí (9), vyznačujúci sa tým, že na vnútorných stranách obsahuje vyhrievacie telesá (6), na vrchnej vnútornej strane rozstrekovacie trysky (11) napojené na zásobník (4) a riadiacu jednotku (3) napojenú na snímače (2) parametrov fermentácie, umiestnené vo vnútri fermentora, pričom fermentor obsahuje aspoň jednu kóju (8) pozostávajúcu z rámu (12), podlahy (15), bočných stien (16) a čelnej steny (17).
2. 2. Kontajnerový fermentor podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že podlaha (15), bočné steny (16) a čelná stena (17) sú vyplnené sieťovinou (19).
3. 3. Kontajnerový fermentor podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že na ráme (12) sú umiestnené otočné čapy (14) na vyprázdňovanie kóje (8).
4. 4. Kontajnerový fermentor podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že na spodnej strane rámu (12) je umiestnený pojazd (13).
5. 5. Kontajnerový fermentor podľa nároku 4, vyznačujúci sa tým, že pojazd (13) je kolesový.
6. 6. Kontajnerový fermentor podľa nároku 4, vyznačujúci sa tým, že pojazd (13) je lyžinový.
7. 7. Kontajnerový fermentor podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že v rohoch rámu (12) sú navádzacie kolesá (18).