SK6393Y1 - Mobile device for dry anaerobic fermentation - bioreactor - Google Patents

Abstract

A device includes at least one fermentation chamber (2), which has on the inside a metal inner casing that separates heaters (10) from the interior of fermentation chamber (2), and at the upper parts are arranged nozzle (7) for spraying cellular juice, that are part of a closed circuit further comprising a collection tank (9) of cellular juice placed in the technology space (3) and connected to a draw-off pipe (8) with a pump to pump the excess percolate, while in the interior of the fermentation chamber (2) sensors (11) are placed to management of fermentation, controlled by control unit (4).

Description

Technické riešenie sa týka mobilného zariadenia na suchú anaeróbnu fermentáciu - bioreaktora.

Doterajší stav techniky

Patentový spis SK 278554 opisuje mobilný fermentor pozostávajúci z tepelnoizolačného plášťa, ktorý je vybavený zariadením na prívod a odvod vzduchu. Tepelnoizolačný plášť tvorí boky, strop a dvere mobilného biofermentora a pozostáva z tvarovaných dosiek, ktorých povrch je vybavený sústavou rebier. V podstave mobilného biofermentora sú vytvorené kanály otvorené do vnútorného priestoru mobilného biofermentora. V kanáloch sú uložené rúrky pripojené na spoločný zdroj tlakového vzduchu a vybavené výdychovými otvormi.

Úžitkový vzor 5987 opisuje kontajnerový fermentor na spracovanie biomasy, ktorý pozostáva z viacvrstvového izolačného plášťa, vodotesných a vzduchotesných dverí na nakladanie a vykladanie biomasy a riadiacej jednotky napojenej na snímače parametrov fermentácie umiestnené vnútri fermentora. Na vnútorných stranách sú vyhrievacie telesá a na vrchnej vnútornej strane rozstrekovacie dýzy napojené na zásobník. Fermentor ďalej obsahuje aspoň jednu kóju pozostávajúcu z rámu, podlahy, bočných stien a čelnej steny. Podlaha, bočné steny a čelná stena môžu byť vyplnené sieťovinou. Kója je vybavená na spodnej strane rámu podvozkom a v rohoch navádzacími kolesami.

Nedostatkom uvedeného riešenia je, že biomasa nie je vyhrievaná priamo, a tým nie je možná presná a rýchla kontrola a regulácia teploty.

Cieľom tohto technického riešenia je navrhnúť také mobilné zariadenie na suchú anaeróbnu fermentáciu, ktoré bude poskytovať všetky výhody kontajnerových mobilných fermentorov, ako aj ďalšie výhody, ktoré poskytuje viackomorový fermentor podľa tohto technického riešenia.

Podstata technického riešenia

Uvedené nedostatky odstraňuje mobilné zariadenie na suchú anaeróbnu fermentáciu - bioreaktor, ktoré je vo forme kvádra a obsahuje minimálne jednu fermentačnú komoru, na uloženie a spracovanie biomasy, uzatvárateľnú plynotesnými dverami a oddelený technologický priestor, pozostávajúce z izolačného plášťa vybaveného otvorom na odvod bioplynu, z vonkajšej strany opatreného nosnou konštrukciou a z vnútornej strany vyhrievacími telesami. Jeho podstatou je, že fermentačná komora je vybavená z vnútornej strany kovovým vnútorným plášťom, ktorý oddeľuje vyhrievacie telesá od vnútorného priestoru fermentačnej komory a v hornej časti sú usporiadané dýzy na rozstrekovanie bunkovej šťavy, ktoré sú súčasťou uzavretého okruhu ďalej tvoreného zbernou nádržou bunkovej šťavy umiestnenou v technologickom priestore a spojenou odčerpávacím potrubím s čerpadlom na odčerpávanie nadbytočného perkolátu, pričom vo vnútornom priestore fermentačnej komory sú umiestnené snímače na sledovanie parametrov fermentácie, riadenej riadiacou jednotkou.

Vyhrievacie telesá sú tvorené sústavou rúrok s teplonosným médiom a môžu slúžiť na ohrev, ako aj na chladenie vnútorného prostredia fermentačnej komory. Je výhodné, ak vyhrievacie telesá sú umiestnené v stenách, podlahe a strope fermentačnej komory.

Podľa výhodného uskutočnenia mobilné zariadenie na suchú anaeróbnu fermentáciu pozostáva z dvoch fermentačných komôr uzatvárateľných každú samostatne plynotesnými dverami, jedného technologického priestoru, ktorý je usporiadaný medzi fermentačnými komorami a jednej riadiacej jednotky. Proces fermentácie prebieha v oddelených fermentačných komorách nezávisle od seba a umožňuje tak spracovávať rôzne druhy materiálov súčasne. Ďalšou výhodou tohto zariadenia je, že umožňuje kvázi kontinuálnu tvorbu bioplynu pri relatívne nízkom výkone zariadenia.

Podľa výhodného uskutočnenia môže byť kovový vnútorný plášť vyrobený z nehrdzavejúceho alebo lakovaného plechu.

Výhodou takto konštruovaného zariadenia je jeho moduláma konštrukcia, ktorá umožňuje zapojiť viacero takýchto zariadení do paralelnej prevádzky podľa požadovaného výkonu, a mobilita zariadenia, ktorá umožňuje podľa potreby nenáročným spôsobom zmeniť miesto inštalovania bez veľkých nárokov na stavebné úpravy.

Ďalšou výhodou je kontaktný celoplošný prenos tepla medzi ohrievanou vnútornou stenou komory a biomasou, ktorý umožňuje veľmi presnú a rýchlu reguláciu teploty procesu fermentácie.

Plynotesné oddelená technologická miestnosť umožňuje vykonávať fyzickú kontrolu parametrov, údržbu a servisné práce počas procesu fermentácie bez nutnosti jeho prerušenia.

SK 6393 Υ1

Prehľad obrázkov na výkresoch

Obrázok 1 znázorňuje jednokomorové mobilné zariadenie na suchú anaeróbnu fermentáciu.

Obrázok 2 znázorňuje dvojkomorové mobilné zariadenie na suchú anaeróbnu fermentáciu.

Obrázok 3 znázorňuje bočný pohľad - prierez fermentačnou komorou bioreaktora.

Príklady uskutočnenia

Príklad 1:

Mobilné zariadenie na suchú anaeróbnu fermentáciu - bioreaktor, vo forme kvádra, ktoré obsahuje jednu fermentačnú komoru 2, na uloženie a spracovanie biomasy f, uzatvárateľnú plynotesnými dverami 6 a oddelený technologický priestor 3. Toto zariadenie ďalej obsahuje izolačný plášť 5 vybavený otvorom 12 na odvod bioplynu, a vyhrievacie telesá 10, ktoré sú umiestnené v stenách, v podlahe a v strope fermentačnej komory 2 a sú od vnútorného priestoru fermentačnej komory 2 oddelené kovovým vnútorným plášťom 13. Tento kovový vnútorný plášť 13 je vyrobený z nehrdzavejúceho plechu. V hornej časti fermentačnej komory 2 sú usporiadané dýzy 7 na rozstrekovanie bunkovej šťavy, ktoré sú súčasťou uzavretého okruhu ďalej tvoreného zbernou nádržou 9 bunkovej šťavy umiestnenou v technologickom priestore 3 a spojenou odčerpávacím potrubím 8 s čerpadlom (neznázomené) na odčerpávanie nadbytočného perkolátu. Vo vnútornom priestore fermentačnej komory 2 sú umiestnené snímače 11 na sledovanie parametrov fermentácie, riadenej riadiacou jednotkou 4.

Príklad 2:

Na obrázku 2 je znázornené mobilné zariadenie na suchú anaeróbnu fermentáciu - bioreaktor, vo forme kvádra, ktoré obsahuje dve fermentačné komory 2, na uloženie a spracovanie biomasy 1, ktoré sú oddelené technologickým priestorom 3. Každá fermentačná komora 2 je uzatvárateľná plynotesnými dverami 6. Toto zariadenie je tvorené izolačným plášťom 5, ktorý je vybavený otvormi 12 na odvod bioplynu z fermentačných komôr 2 a vyhrievacími telesami 10, ktoré sú umiestnené na stenách, na podlahe a na strope oboch fermentačných komôr 2. Fermentačné komory 2 sú vybavené z vnútornej strany kovovým vnútorným plášťom 13 z lakovaného plechu, ktorý oddeľuje vyhrievacie telesá 10 od vnútorného priestoru fermentačných komôr

2. V hornej časti fermentačných komôr 2 sú usporiadané dýzy 7 na rozstrekovanie bunkovej šťavy, ktoré sú súčasťou uzavretého okruhu ďalej tvoreného zbernou nádržou 9 bunečnej šťavy umiestnenou v technologickom priestore 3 a spojenou odčerpávacím potrubím 8 s čerpadlom (neznázomené) na odčerpávanie nadbytočného perkolátu. Vo vnútornom priestore oboch fermentačných komôr 2 sú umiestnené snímače 11 na sledovanie parametrov fermentácie, riadenej riadiacou jednotkou 4.

Príklad 3:

Spôsob výroby bioplynu v bioreaktore podľa tohto vynálezu, kde sa biomasa 1 navezie do fermentačnej komory 2, ktorá sa uzavrie plynotesnými dverami 6. Pomocou dýz 7 sa do fermentačnej komory 2 dodáva bunková šťava zo zbernej nádoby 9. Biomasa 1 sa zahreje pomocou vyhrievacích telies 10 na prevádzkovú teplotu 36 až 42 °C počas doby zdržania 20 až 90 dní. Biomasa sa bez prístupu vzduchu a za pôsobenia metanogénnych baktérií rozkladá, pričom vzniká bioplyn, ktorý sa odvádza otvorom 12 a kvapalný perkolát, ktorý sa odčerpáva odčerpávacím potrubím 8 do zbernej nádrže 9.

Priemyselná uskutočniteľnosť

Bioreaktor podľa tohto technického riešenia sa používa na výrobu bioplynu z biomasy tvorenej organickým materiálom prevažne rastlinného pôvodu.

NÁROKY NA OCHRANU

Claims (4)

1. Mobilné zariadenie na suchú anaeróbnu fermentáciu - bioreaktor vo forme kvádra, obsahujúce minimálne jednu fermentačnú komoru, na uloženie a spracovanie biomasy, uzatvárateľnú plynotesnými dverami a oddelený technologický priestor, pozostávajúce z izolačného plášťa vybaveného otvorom (12) na odvod bioplynu, z vonkajšej strany opatreného nosnou konštrukciou a z vnútornej strany vyhrievacími telesami, vyznačujúce sa tým, že fermentačná komora (

2) je vybavená z vnútornej strany kovovým vnútorným plášťom (13), ktorý oddeľuje vyhrievacie telesá (10) od vnútorného priestoru fermentačnej komory (2) a v hornej časti sú usporiadané dýzy (7) na rozstrekovanie bunkovej šťavy, ktoré sú súčasťou uzavretého

SK 6393 Υ1 okruhu ďalej tvoreného zbernou nádržou (9) bunkovej šťavy umiestnenou v technologickom priestore (3) a spojenou odčerpávacím potrubím (8) s čerpadlom na odčerpávanie nadbytočného perkolátu, pričom vo vnútornom priestore fermentačnej komory (2) sú umiestnené snímače (11) na sledovanie parametrov fermentácie, riadenej riadiacou jednotkou (4).

5 2. Mobilné zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že vyhrievacie telesá (10) tvorené sústavou rúrok s teplonosným médiom na ohrev, ako aj chladenie vnútorného prostredia fermentačnej komory (2) sú umiestnené v stenách, podlahe a strope fermentačnej komory (2).

3. Mobilné zariadenie podľa niektorého z nárokov 1 alebo 2, vyznačujúce sa tým, že pozostáva z dvoch fermentačných komôr (2) uzatvárateľných každú samostatne plynotesnými dverami, jedného

10 technologického priestoru (3), ktorý je usporiadaný medzi fermentačnými komorami (2) a jednej riadiacej jednotky (4).

4. Mobilné zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že kovový vnútorný plášť je vyrobený z nehrdzavejúceho alebo lakovaného plechu.