WO2007018480A1 - Biogas producing plant - Google Patents

Biogas producing plant Download PDF

Info

Publication number
WO2007018480A1
WO2007018480A1 PCT/UA2006/000050 UA2006000050W WO2007018480A1 WO 2007018480 A1 WO2007018480 A1 WO 2007018480A1 UA 2006000050 W UA2006000050 W UA 2006000050W WO 2007018480 A1 WO2007018480 A1 WO 2007018480A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
section
installation
biogas
blades
shaft
Prior art date
Application number
PCT/UA2006/000050
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Petr Grigoryevich Radionov
Anatolyi Grigoryevich Radionov
Original Assignee
Petr Grigoryevich Radionov
Anatolyi Grigoryevich Radionov
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Petr Grigoryevich Radionov, Anatolyi Grigoryevich Radionov filed Critical Petr Grigoryevich Radionov
Publication of WO2007018480A1 publication Critical patent/WO2007018480A1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/12Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of temperature
    • C12M41/18Heat exchange systems, e.g. heat jackets or outer envelopes
    • C12M41/24Heat exchange systems, e.g. heat jackets or outer envelopes inside the vessel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/04Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M27/00Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C12M27/02Stirrer or mobile mixing elements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M27/00Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C12M27/18Flow directing inserts
    • C12M27/20Baffles; Ribs; Ribbons; Auger vanes

Definitions

  • the invention relates to equipment for biogas production, in particular to a plant in which biogas is obtained by processing organic waste - anaerobic fermentation of agricultural waste, specifically manure of livestock farms.
  • biostations The first biogas plants, the so-called biostations, were made in the 30s of the XX century.
  • the industrial output of biostations was constrained by the fact that biogas produced at these plants was much more expensive than natural gas.
  • the fermentation chamber and the gas holder are balanced.
  • the fermentation process proceeds spontaneously, uncontrollably, heating and mixing are not provided.
  • Such installations are used in small farms located in areas with a hot climate.
  • the processing time of the substrate is 40 days or more.
  • the gas output is 0.3 0.5 m 3 per lm 3 of the fermentation chamber.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) a positive result of the discharge of treated sludge, as all spent sludge sinks to the bottom. Fresh organic matter is always located in the upper part of the installation, which means that a large amount of untreated organic matter goes into mining, which makes these plants ineffective. Also, given the high loading level, there is practically no free space in the chamber for collecting gas, and if it is taken completely out of the wet gas tank, the pressure of the loading mass will fill the entire volume of the fermentation chamber and clog all the pipelines for gas removal with organics, which is strictly forbidden - biostation must constantly maintain the level of loading and unloading of biomass.
  • the installation contains a tank-reactor in the form of a horizontal cylinder, inside which is placed a mixing device made of two parts: the upper one in the form of a shaft with rods and the lower one in the form of a screw.
  • the casing is also equipped with inlet and outlet necks mounted in the end walls of the tank.
  • the installation also contains a solar battery and instrumentation.
  • the disadvantage of the installation is the low placement of the loading hole, almost in the middle of the tank. This does not allow the installation to work with a small amount of biomass, because all gas released will go out.
  • Another disadvantage of the prototype is the double mixing mechanism, which breaks down colonies of microorganisms that multiply during fermentation, and raises the spent mass from the bottom of the tank, which slows down the process of biogas production.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
  • the known device comprises a housing divided by partitions into series-connected sections, heaters, a mechanical stirrer with blades, pipelines for gas removal, loading of raw materials and unloading of spent sludge, drain pipes with valves and pumps.
  • the last section is equipped with a tank closed at the top and open at the bottom, on the side wall of which several manure pipes are installed, offset vertically and equipped with plugs.
  • the loading pipeline in its upper part is equipped with a vertical tube plugged from above.
  • the drain pipes are connected by a common discharge pipe, on which a valve is installed between the pipes of the last two sections and a pump with a backup electric drive is connected in parallel.
  • This device is selected as a prototype of the claimed installation.
  • the prototype and the claimed installation have common nodes and details: • horizontal case;
  • the prototype has significant disadvantages, in particular, when unloading the sludge, unprocessed biomass also comes out, which leads to its incomplete processing. As a result of this, the biogas yield decreases, and the biogas obtained is contaminated with carbon dioxide additives. In the process of unloading the sludge, a large amount of heat from the heated mass is lost, which makes the installation very energy-intensive.
  • the basis of the invention is the task of creating an installation for biogas production, in which by modifying the housing, boot
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) unit unit for unloading sludge, mixer with blades, pipelines for gas removal and heating of the last section provides continuous operation of the installation, reducing energy costs and obtaining purified biogas.
  • the problem is solved in the installation for biogas production, containing a horizontal housing divided by partitions into series-connected sections, a feed loading unit, a sludge discharge unit, a gas removal unit, as well as heaters and a shaft with blades installed inside the case, that the installation is equipped with an additional shaft with blades, and the axis of the shafts are perpendicular to the longitudinal axis of the housing, and the blades of each shaft are made in the form of plates located perpendicular to the axis of the shaft, the gas outlet is installed in each section, and shafts with blades are installed in the first and second sections, the feed and slurry unloading units are made in the form of siphons, in addition, the bottom of each section is installed with an inclination, and the heater
  • the implementation of the site of loading of raw materials and the site of unloading of sludge in the form of siphons provides a slow and sequential loading of the section of the body, which stimulates the rapid reproduction of bacteria that produce biogas. This ensures continuous operation of the installation without loss of biogas.
  • loading and unloading siphons as well as overflow siphons, not only saves loading and unloading time, but also saves the energy needed to pre-discharge part of the sludge.
  • overloading occurs on its own, time and energy is spent only on loading, unloading occurs automatically, according to the principle of connected vessels, because the biomass level in all chambers is balanced, and the surplus flows independently.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
  • the installation of shafts with blades perpendicular to the axis of the body (perpendicular to the direction of movement of the raw materials) in combination with the execution of the blades in the form of plates mounted perpendicular to the axis of the shaft allows for efficient gas evolution due to the fact that it is possible to maintain a bacteria colony and ensure stable conditions for the passage of the process.
  • a mechanical mixer roughly mixes the raw materials, and in the claimed invention, shafts with blades loosen the mass, facilitating the passage of the fermentation process.
  • each section with a slope to the horizon ensures continuous operation of the installation due to the fact that the biomass moves independently in the direction of the unloading unit.
  • the supply of the gas outlet of each section with a vertical coil with a check valve ensures the separation of biogas from condensate and biogas without impurities.
  • check valve system improves installation safety. This is because the check valves prevent biogas and air from entering the unit, as well as from accidental ignition, and make it possible to load the unit regardless of whether the receivers are full or empty. Coils make it possible to take away condensate without resorting to the use of filters, which also gives savings. Also, the degree of biogas purification from condensate depends on the number of turns in the coil - the more there are, the higher the degree of purification.
  • the claimed installation in essence, can be considered as a device that contains three different installations, each of which performs its function. In the first section, fermentation is the multiplication of bacteria, that is, the adaptation of this organics to those types of bacteria that are in this chamber, as well as the alignment
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) temperature in it.
  • the greatest emission of CO 2 and methane occurs, as in a conventional single-use plant.
  • the implementation of the heater of the third section in the form of an economizer allows you to transfer the heat generated during fermentation of the raw materials to the heater of the first section, which also reduces energy costs.
  • the use of an economizer in the installation makes it possible to obtain 25 100% gas output.
  • the third section plays the role of a heat accumulator, and also in it the final decomposition of organic matter occurs, which leads to savings during operation of the installation in a continuous cycle.
  • the installation can transform and increase volume by installing several
  • figure 1 is a schematic representation of a General view of the installation in section; figure 2 is a top view of the installation.
  • Installation for biogas production includes a horizontal housing 1, equipped with a node 2 for loading raw materials and a node 3 for unloading sludge, made in the form of siphons (Fig. L).
  • the horizontal housing 1 is divided by vertical partitions 4, 5 with pockets 6, 7 into three sections 8, 9, 10
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) mounted on the shaft 27.
  • the process of fermentation of raw materials, the propagation of methane bacteria and the intensive release of COg begins, which leaves section 8 through the gas removal unit 11, a vertical coil 14, a check valve 17 into the gas holder (not shown as a separate item). Further, the raw material heated and enriched with bacteria flows to section 9 on its own.
  • section 9 the main biogas separation process takes place.
  • the raw material is heated by hot water coming through the pipeline from the heat generation unit 26 to a temperature of 54 - 56 ° C by the heater 21. Again, the whole biomass is loosened with blades 30.
  • the biogas leaves section 9 through the gas outlet 12 to a vertical coil 15, in which additives are condensed and further to the gas holder (not shown as a separate item).
  • the feed from section 9 slowly flows to section 10, in which the final biogas separation process takes place, then to the vertical coil 16, the check valve 19 and then to the gas holder (not shown as a separate item).
  • the spent sludge goes out independently through the sludge unloading unit 3 with each subsequent addition of a fresh portion of raw materials through the loading unit 2.
  • the temperature of the spent sludge entering the section 10 is equal to the temperature of the section 9.
  • the heat of the raw materials in the section 10 heats the water in the heater 22, which, by the principle of a heat pump, is piped 25 to the heater 20 to heat the raw materials from the loading unit 2 to section 8.
  • the unit operates in a cyclic mode of periodic loading of raw materials.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)

Abstract

The invention relates to biogas producing equipment, in particular to a plant in which the biogas is producible by processing organic waists such as the anaerobic fermentation of agricultural production wastes, more specifically animal manure. The inventive plant comprises a body divided into three sections by partitions. Each section is provided with a gas discharge unit and heaters. The first and second sections are provided with blade-equipped shafts. The shaft axes are positioned in a perpendicular direction with respect to the body longitudinal axis. The first section comprises a raw material loading unit arranged therein and the third section is provided with a sludge-unloading unit. Said units are embodied in the form of siphon drains. The heater of the last section is embodied in the form of an economiser. The bottom of each section is embodied in such a way that it is tilted.

Description

УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БИОГАЗА INSTALLATION FOR OBTAINING BIOGAS
Область техники.The field of technology.
Изобретение относится к оборудованию для получения биогаза, в частности к установке, в которой биогаз получают путем переработки органических отходов - анаэробного брожения отходов сельскохозяйственного производства, конкретно навоза животноводческих ферм.The invention relates to equipment for biogas production, in particular to a plant in which biogas is obtained by processing organic waste - anaerobic fermentation of agricultural waste, specifically manure of livestock farms.
Первые установки для получения биогаза, так называемые биоустановки, были изготовлены в 30-х годах XX столетия. Промышленный выпуск биоустановок сдерживался тем, что получаемый на указанных установках биогаз был намного дороже природного газа.The first biogas plants, the so-called biostations, were made in the 30s of the XX century. The industrial output of biostations was constrained by the fact that biogas produced at these plants was much more expensive than natural gas.
В настоящее время во многих странах ведутся исследования по созданию более экономичных установок для получения биогаза из органических отходов. Предшествующий уровень техники.Currently, in many countries, studies are underway to create more economical plants for the production of biogas from organic waste. The prior art.
Наиболее широко распространенная в Китае биогазовая установка «Гaбop», которая размещается под землей. Камера брожения и газгольдер уравновешены между собой. Процесс брожения протекает стихийно, бесконтрольно, подогрев и перемешивание не предусмотрены. Такие установки используют в мелких хозяйствах, расположенных в районах с жарким климатом. Продолжительность переработки субстрата 40 дней и более. Выход газа 0,3 0,5м3 в расчете на lм3 камеры брожения.The most widespread in China biogas plant "Gabop", which is located underground. The fermentation chamber and the gas holder are balanced. The fermentation process proceeds spontaneously, uncontrollably, heating and mixing are not provided. Such installations are used in small farms located in areas with a hot climate. The processing time of the substrate is 40 days or more. The gas output is 0.3 0.5 m 3 per lm 3 of the fermentation chamber.
Биогазовые установки такого же принципа действия применяют в Индии, Корее и других странах. В Европе широко распространены установки «Дopмштayт», они более совершенные, т.е. в них применяется перемешивание, а также подогрев камеры и субстрата. Недостаток этих установок заключается в том, что они находятся глубоко под землей, т.е. ограничен доступ к их узлам и механизмам, загрузка и выгрузка производится в так называемом «вepxнeм пoлoжeнии», что не даетBiogas plants of the same operating principle are used in India, Korea and other countries. Dormstayt installations are widespread in Europe; they are more advanced, i.e. they use mixing, as well as heating the chamber and substrate. The disadvantage of these installations is that they are deep underground, i.e. access to their nodes and mechanisms is limited, loading and unloading is carried out in the so-called “upper position”, which does not allow
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) положительного результата выгрузки обработанного шлама, т.к. весь отработанный шлам садится на дно. В верхней части установки всегда находится свежая органика, а значит, большое количество неотработанной органики выходит в отработку, что делает эти установки малоэффективными. Так же, учитывая высокий уровень загрузки, в камере практически не остается свободного места для сбора газа, а если его отобрать полностью из мокрого газгольдера, давление загрузочной массы заполнит весь объем бродильной камеры и забьет органикой все трубопроводы для отвода газа, что категорически запрещено - в биоустановке должен постоянно поддерживаться уровень загрузки и выгрузки биомассы.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) a positive result of the discharge of treated sludge, as all spent sludge sinks to the bottom. Fresh organic matter is always located in the upper part of the installation, which means that a large amount of untreated organic matter goes into mining, which makes these plants ineffective. Also, given the high loading level, there is practically no free space in the chamber for collecting gas, and if it is taken completely out of the wet gas tank, the pressure of the loading mass will fill the entire volume of the fermentation chamber and clog all the pipelines for gas removal with organics, which is strictly forbidden - biostation must constantly maintain the level of loading and unloading of biomass.
Известна установка для получения биогаза по патенту Украины N->50357, опубликованному 15.10.2002г. в официальном бюллетене «Пpoмиcлoвa влacнicть» Ns IO за 2002г. Установка содержит резервуар-реактор в виде горизонтального цилиндра, внутри которого размещено перемешивающее устройство, выполненное из двух частей: верхней в форме вала со стержнями и нижней в форме шнека. Корпус снабжен также входной и выходной горловинами, вмонтированными в торцевые стенки резервуара. Установка содержит также солнечную батарею и контрольно-измерительную аппаратуру.A known installation for producing biogas according to the patent of Ukraine N-> 50357, published on 10/15/2002. in the official bulletin of the “Advice of Ownership” Ns IO for 2002. The installation contains a tank-reactor in the form of a horizontal cylinder, inside which is placed a mixing device made of two parts: the upper one in the form of a shaft with rods and the lower one in the form of a screw. The casing is also equipped with inlet and outlet necks mounted in the end walls of the tank. The installation also contains a solar battery and instrumentation.
Недостатком установки является низкое размещение загрузочного отверстия, практически на середине резервуара. Это не позволяет установке работать при небольшом количестве биомассы, т.к. весь выделяющийся газ будет выходить наружу. Также недостатком прототипа является двойной механизм перемешивания, который разбивает колонии микроорганизмов, которые размножаются в процессе брожения, и поднимает отработанную массу со дна резервуара, что приводит к замедлению процесса выработки биогаза.The disadvantage of the installation is the low placement of the loading hole, almost in the middle of the tank. This does not allow the installation to work with a small amount of biomass, because all gas released will go out. Another disadvantage of the prototype is the double mixing mechanism, which breaks down colonies of microorganisms that multiply during fermentation, and raises the spent mass from the bottom of the tank, which slows down the process of biogas production.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является метантенк (см. A.c. СССР JS21353753, С 02 F 11/04, опублик. 23.11.87г., бюл. JVМЗ).Closest to the claimed invention is a digester (see A.c. USSR JS21353753, C 02 F 11/04, published. 11.23.87, bull. JVMZ).
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Известное устройство содержит корпус, разделенный перегородками на последовательно соединенные секции, нагреватели, механическую мешалку с лопастями, трубопроводы для отвода газа, загрузки сырья и выгрузки отработанного шлама, сливные патрубки с задвижками и насосы. Последняя секция снабжена закрытой сверху и открытой снизу емкостью, на боковой стенке которой установлено несколько навозоотводящих труб, смещенных по вертикали и снабженных заглушками. Загрузочный трубопровод в верхней его части снабжен вертикальной, заглушённой сверху трубкой. Сливные патрубки соединены общим сбросным трубопроводом, на котором между патрубками последних двух секций установлена задвижка и параллельно подключен насос с резервным электроприводом.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) The known device comprises a housing divided by partitions into series-connected sections, heaters, a mechanical stirrer with blades, pipelines for gas removal, loading of raw materials and unloading of spent sludge, drain pipes with valves and pumps. The last section is equipped with a tank closed at the top and open at the bottom, on the side wall of which several manure pipes are installed, offset vertically and equipped with plugs. The loading pipeline in its upper part is equipped with a vertical tube plugged from above. The drain pipes are connected by a common discharge pipe, on which a valve is installed between the pipes of the last two sections and a pump with a backup electric drive is connected in parallel.
Данное устройство выбрано прототипом заявляемой установки. Прототип и заявляемая установка имеют общие узлы и детали: • горизонтальный корпус;This device is selected as a prototype of the claimed installation. The prototype and the claimed installation have common nodes and details: • horizontal case;
• корпус разделен перегородками на последовательно соединенные секции;• the case is divided by partitions into series-connected sections;
• узел загрузки сырья;• raw material loading unit;
• узел выгрузки шлама; узел отвода газа; • нагреватели, установленные внутри корпуса;• sludge discharge unit; gas outlet assembly; • heaters installed inside the case;
• мешалка с лопастями, установленная внутри корпуса.• a stirrer with blades mounted inside the housing.
Однако прототип имеет существенные недостатки, в частности, при выгрузке шлама выходит и неотработанная биомасса, что приводит к неполной ее переработке. Вследствие этого, уменьшается выход биогаза, а полученный биогаз загрязнен добавками углекислого газа. В процессе выгрузки шлама теряется большое количество тепла от нагретой массы, что делает установку очень энергоемкой.However, the prototype has significant disadvantages, in particular, when unloading the sludge, unprocessed biomass also comes out, which leads to its incomplete processing. As a result of this, the biogas yield decreases, and the biogas obtained is contaminated with carbon dioxide additives. In the process of unloading the sludge, a large amount of heat from the heated mass is lost, which makes the installation very energy-intensive.
Раскрытие изобретения.Disclosure of the invention.
В основу изобретения поставлена задача создать установку для получения биогаза, в которой путем модификации корпуса, загрузочногоThe basis of the invention is the task of creating an installation for biogas production, in which by modifying the housing, boot
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) узла, узла выгрузки шлама, мешалки с лопастями, трубопроводов для отвода газа и нагрева последней секции обеспечивается непрерывная работа установки, снижение затрат энергии и получение очищенного биогаза. Поставленная задача решена в установке для получения биогаза, содержащей горизонтальный корпус, разделенный перегородками на последовательно соединенные секции, узел загрузки сырья, узел выгрузки шлама, узел отвода газа, а также установленные внутри корпуса нагреватели и вал с лопастями тем, что установка снабжена дополнительным валом с лопастями, причем оси валов расположены перпендикулярно продольной оси корпуса, а лопасти каждого вала выполнены в виде пластин, расположенных перпендикулярно оси вала, узел отвода газа установлен в каждой секции, а валы с лопастями установлены в первой и второй секциях, узлы загрузки сырья и выгрузки шлама выполнены в виде сифонов, кроме того, дно каждой секции установлено с наклоном, а нагреватель последней секции выполнен в виде водяного экономайзера для подогрева сырья первой секции. Кроме того, узел отвода газа каждой секции снабжен змеевиком с обратным клапаном.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) unit, unit for unloading sludge, mixer with blades, pipelines for gas removal and heating of the last section provides continuous operation of the installation, reducing energy costs and obtaining purified biogas. The problem is solved in the installation for biogas production, containing a horizontal housing divided by partitions into series-connected sections, a feed loading unit, a sludge discharge unit, a gas removal unit, as well as heaters and a shaft with blades installed inside the case, that the installation is equipped with an additional shaft with blades, and the axis of the shafts are perpendicular to the longitudinal axis of the housing, and the blades of each shaft are made in the form of plates located perpendicular to the axis of the shaft, the gas outlet is installed in each section, and shafts with blades are installed in the first and second sections, the feed and slurry unloading units are made in the form of siphons, in addition, the bottom of each section is installed with an inclination, and the heater of the last section is made in the form of a water economizer for heating the raw materials of the first section. In addition, the gas outlet of each section is equipped with a coil with a check valve.
Выполнение узла загрузки сырья и узла выгрузки шлама в виде сифонов обеспечивает медленную и последовательную загрузку секции корпуса, что стимулирует быстрое размножение бактерий, которые и выделяют биогаз. Этим обеспечивается непрерывная работа установки без потерь биогаза.The implementation of the site of loading of raw materials and the site of unloading of sludge in the form of siphons provides a slow and sequential loading of the section of the body, which stimulates the rapid reproduction of bacteria that produce biogas. This ensures continuous operation of the installation without loss of biogas.
Применение загрузочно-разгрузочных сифонов, а также сифонов перелива, обеспечивает экономию не только времени загрузки и выгрузки, но и экономию электроэнергии, необходимой для предварительной выгрузки части шлама. В заявляемой установке перегрузка происходит самостоятельно, время и энергия затрачивается только на загрузку, выгрузка происходит автоматически, по принципу соединенных сосудов, т.к. уровень биомассы во всех камерах уравновешивается, а излишек самостоятельно вытекает.The use of loading and unloading siphons, as well as overflow siphons, not only saves loading and unloading time, but also saves the energy needed to pre-discharge part of the sludge. In the inventive installation, overloading occurs on its own, time and energy is spent only on loading, unloading occurs automatically, according to the principle of connected vessels, because the biomass level in all chambers is balanced, and the surplus flows independently.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Установка валов с лопастями перпендикулярно оси корпуса (перпендикулярно направлению движения сырья) в сочетании с выполнением лопастей в виде пластин, установленных перпендикулярно оси вала позволяет добиться эффективного выделения газа за счет того, что образуется возможность сохранения колонии бактерий и обеспечить стабильные условия прохождения процесса.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) The installation of shafts with blades perpendicular to the axis of the body (perpendicular to the direction of movement of the raw materials) in combination with the execution of the blades in the form of plates mounted perpendicular to the axis of the shaft allows for efficient gas evolution due to the fact that it is possible to maintain a bacteria colony and ensure stable conditions for the passage of the process.
В прототипе механическая мешалка грубо перемешивает сырье, а в заявляемом изобретении валы с лопастями разрыхляют массу, облегчая прохождение процесса брожения.In the prototype, a mechanical mixer roughly mixes the raw materials, and in the claimed invention, shafts with blades loosen the mass, facilitating the passage of the fermentation process.
Расположение дна каждой секции с уклоном к горизонту обеспечивает непрерывную работу установки за счет того, что биомасса двигается самостоятельно по направлению к узлу выгрузки. Снабжение узла отвода газа каждой секции вертикальным змеевиком с обратным клапаном обеспечивает отделение биогаза от конденсата и получение биогаза без примесей.The location of the bottom of each section with a slope to the horizon ensures continuous operation of the installation due to the fact that the biomass moves independently in the direction of the unloading unit. The supply of the gas outlet of each section with a vertical coil with a check valve ensures the separation of biogas from condensate and biogas without impurities.
Применение системы обратных клапанов повышает безопасность установки. Это объясняется тем, что обратные клапана предохраняют от попадания биогаза и воздуха обратно в установку, а также от случайного воспламенения, и дают возможность догружать установку не зависимо от того, полные или пустые мягкие ресиверы. Змеевики дают возможность отбирать конденсат, не прибегая к использованию фильтров, что также дает экономию. Также степень очистки биогаза от конденсата зависит от количества витков в змеевике - чем их больше, тем выше степень очистки. Заявленную установку, по существу, можно рассматривать как устройство, которое содержит три различных установки, каждая из которых выполняет свою функцию. В первой секции происходит брожение размножение бактерий, то есть адаптация данной органики к тем видам бактерий, которые находятся в данной камере, а также выравниваниеThe use of a check valve system improves installation safety. This is because the check valves prevent biogas and air from entering the unit, as well as from accidental ignition, and make it possible to load the unit regardless of whether the receivers are full or empty. Coils make it possible to take away condensate without resorting to the use of filters, which also gives savings. Also, the degree of biogas purification from condensate depends on the number of turns in the coil - the more there are, the higher the degree of purification. The claimed installation, in essence, can be considered as a device that contains three different installations, each of which performs its function. In the first section, fermentation is the multiplication of bacteria, that is, the adaptation of this organics to those types of bacteria that are in this chamber, as well as the alignment
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) температуры в ней. В первой секции происходит самое большое выделение CO2 и метана, как и в обычной однократной установке.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) temperature in it. In the first section, the greatest emission of CO 2 and methane occurs, as in a conventional single-use plant.
Во второй секции происходит интенсивный процесс выделения метана,In the second section there is an intensive process of methane extraction,
5 так как поддерживается постоянная температура в данной камере. За счет того, что вся органика охвачена бактериями, а значит, и идет интенсивное выделение газа, выделяется большое количество газа без примесей CO2, и газ уже не нуждается в очистке.5 since a constant temperature is maintained in this chamber. Due to the fact that all organic matter is enveloped in bacteria, which means that there is intensive gas evolution, a large amount of gas is released without CO 2 impurities, and the gas no longer needs to be purified.
В третьей секции, равной по размерам первой секции, происходитIn the third section, equal in size to the first section, occurs
10 окончательный распад органики, при этом также выделяется метан. Его выделяется меньше, чем во второй секции, однако он соответствует ему по качеству. Также в третьей секции происходит сброс температуры, тепло за счет большого количества регистров отбирается тепловым насосом и отдается первой секции. За счет этого экономится большое количество тепла,10 final decomposition of organics, while methane is also released. It stands out less than in the second section, but it corresponds to it in quality. Also in the third section, the temperature is reset, heat due to the large number of registers is taken away by the heat pump and given to the first section. Due to this, a large amount of heat is saved,
15 особенно на больших объемах данной установки. Валов рыхления в третьей секции нет.15 especially for large volumes of this installation. There are no loosening shafts in the third section.
Учитывая, что во всех известных ранее установках перемешивание, а также загрузка и выгрузка больших объемов осуществляется мощными насосами, которые потребляют повышенное количество электроэнергии, 20 процесс также становится энергоемким.Given that in all previously known installations, mixing, as well as loading and unloading of large volumes is carried out by powerful pumps that consume an increased amount of electricity, 20 the process also becomes energy-intensive.
Выполнение обогревателя третьей секции в виде экономайзера позволяет передавать тепло, выделяемое при брожении сырья, нагревателю первой секции, что также обеспечивает снижение энергозатрат.The implementation of the heater of the third section in the form of an economizer allows you to transfer the heat generated during fermentation of the raw materials to the heater of the first section, which also reduces energy costs.
Применение экономайзера в установке дает возможность получить 25 100% выход газа. Третья секция играет роль теплового накопителя, а также в ней происходит окончательный распад органики, что приводит к экономии при работе установки в непрерывном цикле.The use of an economizer in the installation makes it possible to obtain 25 100% gas output. The third section plays the role of a heat accumulator, and also in it the final decomposition of organic matter occurs, which leads to savings during operation of the installation in a continuous cycle.
Благодаря удобному расположению валов рыхления установка может трансформироваться и увеличивать объем за счет установки несколькихThanks to the convenient arrangement of loosening shafts, the installation can transform and increase volume by installing several
30 валов, не меняя их размеров. Это обеспечивает возможность производить30 shafts without changing their sizes. This provides the ability to produce
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) установки больших объемов, при этом сохраняя механический процесс рыхления биомассы.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) large-scale installations, while maintaining the mechanical process of loosening biomass.
Применение способа рыхления, а не перемешивания, во-первых, позволяет сохранять колонии бактерий в оптимальном положении для выделения биогаза, а во-вторых, экономится электроэнергия, т.к. сопротивление данных валов незначительное. Краткое описание чертежей. Сущность изобретения поясняется чертежами, где: фиг.1 — схематическое изображение общего вида установки в разрезе; фиг.2 — вид установки сверху.The use of the method of loosening, rather than mixing, firstly, allows you to keep the bacteria colonies in the optimal position for the allocation of biogas, and secondly, energy is saved, because the resistance of these shafts is negligible. A brief description of the drawings. The invention is illustrated by drawings, where: figure 1 is a schematic representation of a General view of the installation in section; figure 2 is a top view of the installation.
Лучший вариант осуществления изобретения.The best embodiment of the invention.
Установка для получения биогаза включает горизонтальный корпус 1, снабженный узлом 2 загрузки сырья и узлом 3 выгрузки шлама, выполненных в виде сифонов (фиг.l). Горизонтальный корпус 1 разделен вертикальными перегородками 4, 5 с карманами 6, 7 на три секции 8, 9, 10Installation for biogas production includes a horizontal housing 1, equipped with a node 2 for loading raw materials and a node 3 for unloading sludge, made in the form of siphons (Fig. L). The horizontal housing 1 is divided by vertical partitions 4, 5 with pockets 6, 7 into three sections 8, 9, 10
(фиг.2), которые снабжены узлами 11, 12, 13 отвода газа, вертикальными змеевиками 14, 15, 16 и обратными клапанами 17, 18, 19 (фиг.l). По периметру каждой секции размещены нагреватели 20, 21, 22, которые соединены трубопроводами 23, 24, 25 с установкой генерирования тепла 26.(figure 2), which are equipped with nodes 11, 12, 13 of the gas outlet, vertical coils 14, 15, 16 and check valves 17, 18, 19 (figure l). Along the perimeter of each section, heaters 20, 21, 22 are placed, which are connected by pipelines 23, 24, 25 with a heat generation unit 26.
В секциях 8 и 9, перпендикулярно продольной оси корпуса 1, установлены валы 27, 28 с лопастями 29, 30, выполненных в виде пластин, расположенных перпендикулярно осям валов 27, 28 (фиг.2). Дно 31, 32, 33 секций 8, 9, 10 выполнено с уклоном к горизонту. Установка работает следующим образом.In sections 8 and 9, perpendicular to the longitudinal axis of the housing 1, shafts 27, 28 are installed with blades 29, 30 made in the form of plates arranged perpendicular to the axes of the shafts 27, 28 (Fig. 2). The bottom 31, 32, 33 of sections 8, 9, 10 is made with a slope to the horizon. Installation works as follows.
При запуске установки через узел 2 загрузки в секцию 8 корпуса 1 загружают сырье. Включают установку генерирования тепла 26. Вода, нагретая в установке генерирования тепла 26, по трубопроводу 23 поступает в нагреватель 20 секции 8. В начале цикла сырье в секции 8 подогревают до температуры 20 — 35°C нагревателем 20 и разрыхляют лопастями 29,When you start the installation through the download node 2 in the section 8 of the housing 1 load the raw materials. The heat generating unit 26 is turned on. The water heated in the heat generating unit 26 is piped 23 to the heater 20 of section 8. At the beginning of the cycle, the raw materials in section 8 are heated to a temperature of 20–35 ° C by heater 20 and loosened by blades 29,
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) установленными на валу 27. Начинается процесс брожения сырья, размножения метановых бактерий и интенсивное выделение СОг, который выходит из секции 8 через узел 11 отвода газа, вертикальный змеевик 14, обратный клапан 17 в газгольдер (отдельной позицией не показано). Далее подогретое и обогащенное бактериями сырье самостоятельно перетекает в секцию 9.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) mounted on the shaft 27. The process of fermentation of raw materials, the propagation of methane bacteria and the intensive release of COg begins, which leaves section 8 through the gas removal unit 11, a vertical coil 14, a check valve 17 into the gas holder (not shown as a separate item). Further, the raw material heated and enriched with bacteria flows to section 9 on its own.
В секции 9 происходит основной процесс выделения биогаза. Сырье нагревают горячей водой, поступающей по трубопроводу с установки генерирования тепла 26, до температуры 54 - 56°C нагревателем 21. Снова разрыхляют всю биомассу лопастями 30. Биогаз выходит из секции 9 через узел 12 отвода газа в вертикальный змеевик 15, в котором конденсируются добавки и далее в газгольдер (отдельной позицией не показано). Сырье из секции 9 медленно перетекает в секцию 10, в которой происходит окончательный процесс выделения биогаза, затем в вертикальный змеевик 16, обратный клапан 19 и далее в газгольдер (отдельной позицией не показано). Отработанный шлам самостоятельно выходит через узел 3 выгрузки шлама при каждой очередной добавке свежей порции сырья через узел 2 загрузки. Температура отработанного шлама, поступающего в секцию 10, равна температуре секции 9. Тепло сырья в секции 10 нагревает воду в нагревателе 22, которая по принципу теплового насоса по трубопроводу 25 направляется в нагреватель 20 для подогрева сырья, поступающего из узла 2 загрузки в секцию 8.In section 9, the main biogas separation process takes place. The raw material is heated by hot water coming through the pipeline from the heat generation unit 26 to a temperature of 54 - 56 ° C by the heater 21. Again, the whole biomass is loosened with blades 30. The biogas leaves section 9 through the gas outlet 12 to a vertical coil 15, in which additives are condensed and further to the gas holder (not shown as a separate item). The feed from section 9 slowly flows to section 10, in which the final biogas separation process takes place, then to the vertical coil 16, the check valve 19 and then to the gas holder (not shown as a separate item). The spent sludge goes out independently through the sludge unloading unit 3 with each subsequent addition of a fresh portion of raw materials through the loading unit 2. The temperature of the spent sludge entering the section 10 is equal to the temperature of the section 9. The heat of the raw materials in the section 10 heats the water in the heater 22, which, by the principle of a heat pump, is piped 25 to the heater 20 to heat the raw materials from the loading unit 2 to section 8.
При полном запуске установки, когда работают секции 8, 9, 10, нагреватель 20 секции 8 работает только за счет тепла, которое выделяет отработанный шлам секции 10.When the installation is fully started, when sections 8, 9, 10 are operating, the heater 20 of section 8 only works due to the heat that releases the waste slurry of section 10.
Установка работает в цикличном режиме периодической загрузки сырья.The unit operates in a cyclic mode of periodic loading of raw materials.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)

Claims

Формула изобретения Claim
1. Установка для получения биогаза, содержащая горизонтальный корпус, разделенный перегородками на последовательно соединенные секции, узел загрузки сырья, узел выгрузки шлама, узел отвода газа, а также установленные внутри корпуса нагреватели и вал с лопастями, отличающаяся тем, что установка снабжена дополнительным валом с лопастями, причем оси валов расположены перпендикулярно продольной оси корпуса, а лопасти каждого вала выполнены в виде пластин, расположенных перпендикулярно оси вала, узел отвода газа установлен в каждой секции, а валы с лопастями установлены в первой и второй секциях, узлы загрузки сырья и выгрузки шлама выполнены в виде сифонов, кроме того, дно каждой секции установлено с наклоном, а нагреватель последней секции выполнен в виде водяного экономайзера для подогрева сырья первой секции.1. Installation for biogas production, comprising a horizontal housing divided by partitions into series-connected sections, a feed loading unit, a sludge discharge unit, a gas removal unit, as well as heaters and a shaft with blades installed inside the body, characterized in that the installation is equipped with an additional shaft with blades, and the shaft axis is perpendicular to the longitudinal axis of the housing, and the blades of each shaft are made in the form of plates located perpendicular to the axis of the shaft, a gas outlet is installed in each section, and shafts with blades are installed in the first and second sections, the nodes for loading raw materials and unloading sludge are made in the form of siphons, in addition, the bottom of each section is installed with an inclination, and the heater of the last section is made in the form of a water economizer for heating the raw materials of the first section.
2. Установка по п.l, отличающаяся тем, что узел отвода газа каждой секции снабжен змеевиком с обратным клапаном.2. Installation according to claim 1, characterized in that the gas outlet unit of each section is equipped with a coil with a check valve.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
PCT/UA2006/000050 2005-08-10 2006-08-07 Biogas producing plant WO2007018480A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU200507941 2005-08-10
UAU200507941U UA12166U (en) 2005-08-10 2005-08-10 A mechanism for the treatment of organic waste

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007018480A1 true WO2007018480A1 (en) 2007-02-15

Family

ID=37455091

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/UA2006/000050 WO2007018480A1 (en) 2005-08-10 2006-08-07 Biogas producing plant

Country Status (2)

Country Link
UA (1) UA12166U (en)
WO (1) WO2007018480A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202008008335U1 (en) * 2008-06-23 2009-11-12 Bekon Energy Technologies Gmbh & Co. Kg Bioreactor for the production of biogas from biomass
CN107475079A (en) * 2017-07-14 2017-12-15 常继民 A kind of domestic organic garbage environment-friendly disposal system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU19208A1 (en) * 1929-11-29 1931-02-28 И.И. Белорусов Low pressure water economizer
EP0145792A1 (en) * 1983-09-29 1985-06-26 Biorganic Energy, Inc. Anaerobic digestion of organic waste for biogas production
SU1353753A1 (en) * 1986-03-12 1987-11-23 Всесоюзный научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Methane tank
US5885460A (en) * 1996-05-03 1999-03-23 Iowa State University Research Foundation, Inc. Anaerobic migrating blanket reactor
RU2151979C1 (en) * 1999-04-13 2000-06-27 Военный инженерно-космический университет им. А.Ф. Можайского Universal plant for liquefaction of gases and their storage on the basis of vessel with nitrogen screen

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU19208A1 (en) * 1929-11-29 1931-02-28 И.И. Белорусов Low pressure water economizer
EP0145792A1 (en) * 1983-09-29 1985-06-26 Biorganic Energy, Inc. Anaerobic digestion of organic waste for biogas production
SU1353753A1 (en) * 1986-03-12 1987-11-23 Всесоюзный научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Methane tank
US5885460A (en) * 1996-05-03 1999-03-23 Iowa State University Research Foundation, Inc. Anaerobic migrating blanket reactor
RU2151979C1 (en) * 1999-04-13 2000-06-27 Военный инженерно-космический университет им. А.Ф. Можайского Universal plant for liquefaction of gases and their storage on the basis of vessel with nitrogen screen

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202008008335U1 (en) * 2008-06-23 2009-11-12 Bekon Energy Technologies Gmbh & Co. Kg Bioreactor for the production of biogas from biomass
CN107475079A (en) * 2017-07-14 2017-12-15 常继民 A kind of domestic organic garbage environment-friendly disposal system
CN107475079B (en) * 2017-07-14 2021-06-01 常继民 Environment-friendly treatment system for household organic garbage

Also Published As

Publication number Publication date
UA12166U (en) 2006-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101597562B (en) Secondary anaerobic fermentation and power generation system for large-middle scale biogas engineering
US6783677B1 (en) Anaerobic film biogas digester system
US20110127214A1 (en) Energy optimization in an anaerobic, facultative, anoxic aerobic plant, using fine bubbles, without sludge production
KR20130024429A (en) Pig production system with an anaerobic fermentation process of pig-slurry
CN103708693B (en) A kind of municipal sewage treatment produce digestion system and the method for mud
WO2012115587A1 (en) Method and system for the sanitization of a digestate in the production of biogas
WO2014076726A4 (en) Global synergy plants for depuration, biomass production and thermoelectric cogeneration (gspdptc)
CN205856282U (en) A kind of feces disposal equipment
CN101007743A (en) Garbage methane processing and resource utilization machine set
WO2007018480A1 (en) Biogas producing plant
CN101492229A (en) Pulling flow type anaerobe reactor
CN211198958U (en) Garbage leachate low-energy-consumption full-quantification treatment system
CN201932959U (en) Activated carbon backwashing equipment
KR20100058336A (en) A methane gas production apparatus using organic waste and excreta
CN105645694A (en) On-site treatment system of community organic wastes and method thereof
AU2014200009B2 (en) Anaerobic gas lift reactor for treatment of organic waste
KR101108483B1 (en) Fuel manufacturing method using sludge occurred from foul water, and a device using the same method
KR100911835B1 (en) The bacteria digestion tank and it`s use biogas production method
KR101670884B1 (en) Rotary drum-type anaerobic digestion unit
RU49524U1 (en) INDUSTRIAL PLANT FOR PROCESSING ORGANIC WASTE FOR BIOGUMUS AND BIOGAS
KR101087035B1 (en) a high temperature apparatus for disposing excretion by anaerobic mineralization
EP1931602B1 (en) System for treating residual water
CN221027939U (en) Anaerobic reactor
KR102092200B1 (en) Apparatus for generation of methane
KR20130016465A (en) Solid bio mass derived fuel equipment

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 06769745

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1