NL8101821A - Inrichting voor het vergisten van organisch materiaal. - Google Patents

Description

- 1 - * 5

Aanvrager :· Friedrich Jacob Johan Ogg te Nijmegen.

i.

Korte aanduiding : Inrichting voor het vergisten van organisch materiaal.

5

De uitvinding heeft, betrekking op een inrichting voor het vergisten vein organisch materiaal met een luchtdicht afgesloten vergistingsruimte, organen voor het toevoeren van het organisch materiaal aan de vergistingsruimte, organen 10 voor het afvoeren van het uitgegiste materiaal uit de vergistingsruimte, een gaskap en een waterslot voor het af-dichten van de verbinding tussen de vergistingsruimte en de gaskap.

Dergelijke inrichtingen voor het vergisten van organisch 15 materiaal zijn bekend en worden in diverse uitvoeringsvormen toegepast, in het bijzonder voor het vergisten van mest van varkens en rundvee.

Deze bekende inrichting vertoont het bezwaar, dat het daarmee niet mogelijk is op rendabele wijze uit het organisch 20 materiaal bio-gas te winnen, wat de voornaamste funktie is van dergelijke inrichtingen.

De uitvinding heeft ten doel om aan dit bezwaar tegemoet te komen en verschaft daartoe een inrichting van de in de aanhef genoemde soort, die daardoor wordt gekenmerkt, doordat 25 deze is opgebouwd uit modulaire eenheden, die elk uit een aantal afzonderlijke elementen bestaan en in horizontale zin aan elkaar zijn gebouwd.

Doordat de inrichting volgens de uitvinding is opgebouwd uit modulaire eenheden, die weer worden gevormd door losse 30 elementen, is het mogelijk om de inrichting als bouwpakket aan te leveren en te vervoeren, zodat de veehouder een deel van de opbouw voor zijn rekening kan nemen, waardoor een aanzienlijke besparing in de bouwkosten bereikt kan worden.

De inrichting volgens de uitvinding wordt bij voorkeur 35 dusdanig uitgevoerd, dat het waterslot bestaat uit een rondom de vergistingsruimte verlopende goot met een U-vormige doorsnede, waarbij het waterslot, waar de modulaire eenheden aan __—. ..........-..................

8101821 - 2 -- * * elkaar grenzen, gemeenschappelijk is voor de modulaire een-heden, waarbij het waterslot tussen de twee modulaire eenheden eveneens bestaat uit een U-vormige goot, waarin de betreffende wanden van de gaskappen van de modulaire eenhe-5 den kunnen worden aangebracht.

Bij voorkeur worden de modulaire eenheden opgebouwd uit een bodemplaat en twee daaraan aansluitende zijwanden,, waarbij het bovenste deel van de zijwand tevens een wand van het waterslot vormt.

10 De inrichting volgens de uitvinding wordt bij voorkeur opgebouwd uit ferro cement, hoewel ook andere materialen, zoals staal en polyester toegepast kunnen worden.

Door de horizontale opstelling van de inrichting volgens de uitvinding biedt deze voorts het voordeel, dat deze voor-15 zien kan worden van een eenvoudig roerwerk, dat een hekwerk, geleidingsmiddelen voor het hekwerk en trekkabels bevat om het hekwerk door het organisch materiaal te trekken.

Bij voorkeur wordt aan het hekwerk een drijverlichaam bevestigd.

20 Vervolgens zal de inrichting volgens de uitvinding wor den beschreven aan de. hand -van de tekeningen, waarin:

Fig. 1 een aanzicht in perspektief toont van de inrichting volgens de uitvinding;

Fig. 2 een gedeeltelijk aanzicht in perspektief toont 25 van de inrichting volgens de uitvinding;

Fig. 3 een aanzicht in perspektief toont van. de modulaire eenheid volgens de uitvinding;

Fig. 4 een gedeeltelijk aanzicht in doorsnede toont van ' een modulaire eenheid van de inrichting volgens de uitvinding; 30 Fig. 5 een gedeeltelijk aanzicht in doorsnede toont van de koppeling van twee modulaire eenheden van de inrichting volgens de uitvinding;

Fig. 6 een aanzicht in doorsnede toont van een waterslot; en 35 Fig. 7 het bij de inrichting volgens de uitvinding toe gepaste roerwerk toont.

Wanneer planten en ander organisch materiaal bij een 8101821 ♦ * -3-.

bepaalde temperatuur onder uitsluiting van zuurstof in een afgesloten ruimte worden gébracht zal anaerobe afbraak (methaan gisting) plaatsvinden, waarbij het zogenaamde biogas wordt gevormd, dat voor ongeveer zeventig procent uit 5 methaan bestaat en voor ongeveer dertig procent uit koolzuur.

Bij methaan gisting vinden drie processen plaats, die achtereenvolgens optreden. Allereerst treedt hydrolyse op, waarbij onder invloed van bepaalde enzymen onoplosbare organische stoffen worden omgezet in oplosbare stoffen. In de volgende 10 stap, die daarna plaatsvindt, treedt zuurvorming op. Hierbij worden de opgeloste organische stoffen in de cel opgenomen en hier met behulp van intra-cellulaire enzymen omgezet.

In het laatste deelproces tenslotte worden de bij de'zuurvorming gevormde produkten door een groep strikt anaerobe bac-15 teriën (methaanvormers) omgezet in methaan en koolzuur.

Bij het hierboven omschreven proces is het van belang, dat de zuurgraad zeer stabiel is en bij voorkeur ligt tussen 6, 7 en 7,4. Van belang is verder, dat de temperatuur tussen tweeëndertig graden C. en zevenendertig graden C. wordt ge-20 houden ën op een konstante waarde wordt gehouden. Een andere belangrijke parameter is de koolstof/stikstof-verhouding, die bij voorkeur een waarde van ongeveer dertig heeft. Is deze waarde hoger, dan wordt er minder methaan en meer waterstof geproduceerd, is deze waarde lager, dan wordt er minder 25 methaan geproduceerd en meer stikstof.

Het volume van de installatie wordt bepaald door de tijd, die het organisch materiaal (mest) in de inrichting moet verblijven voor een optimale vergisting. Deze verblijftijd kan tussen 15 en 40 dagen liggen afhankelijk van de temperatuur.

30 Een belangrijk voordeel van het vergisten van organisch materiaal (dunne mest) is, dat er geen verontreiniging van het oppervlakte water plaatsvindt door het lozen van gier of overbemesting. Hierdoor kan een besparing bereikt worden (door een verminderde heffing van het waterschap) die in de grootte 35 orde ligt van tien procent van de bouwkosten van de inrichting volgens de uitvinding.

Verder blijkt, dat bij het vergisten van dunne mest alle 81018 2 1 -4-. .-

* V

e * * stikstof behouden blijft, waardoor anders dan bij de gebruikelijke methoden, een stikstof opbrengst ontstaat,.waarvan de waarde geschat kan worden op tien procent van de bouwkosten van de inrichting volgens de uitvinding.

5 Wanneer op de normale wijze de mest over het weiland wordt uitgereden, treedt weigering van hooi en gras door de dieren op, -omdat de smaak daarvan nadelig wordt beïnvloed.

Wanneer uitgegiste mest als meststof wordt toegepast treedt dit nadeel niet op, omdat de uitgegiste mest vrijwel reukloos 10 is. De uitgegiste mest wordt ook gemakkelijker opgenomen.

Tenslotte wordt door het vergistingsproces een hoeveelheid gas geproduceerd, waarvan de waarde in de grootte orde kan liggen van vijf ë. tien procent van de stichtingskosten van de installatie, afhankelijk van de afmetingen daarvan.

15 In fig. 1 is een voorkeursuitvoering van de inrichting volgens de uitvinding weergegeven. Deze bestaat uit een aantal vergistingsbakken 18 met zijwanden 1, waarop een waterslot 2 is aangebracht. Op de bakken zijn gaskappen 4 aangebracht, waarop een gasleiding 5 is aangesloten, die uitmondt 20 in een niet weergegeven verzamelleiding. Twee naburige gaskappen zijn met een zijwand aangebracht, in het verbindingselement 3 van het waterslot. Om de gewenste druk onder de gaskap te verkrijgen kan de installatie worden voorzien van een kompensatiemechanisme voor het gewicht van de gaskappen.

25 Omdat dit mechanisme bekend is en bij de gebruikelijke gashouders wordt toegepast, wordt dit hier niet vérder beschreven .

Fig. 2 toont meer in detail de wijze, waarop twee modulaire eenheden van de inrichting volgens de uitvinding wor-30 den samengebouwd. Van belang is hierbij de plaatsing van het verbindingselement 3 tussen twee modulaire eenheden. Vanwege het grote gewicht van de dunne mest, die in de installatie aanwezig kan zijn is het gewenst om de inrichting aan te brengen op funderingen 8. Wanneer dit nodig is, kunnen de 35 zijwanden 1 aan de -fundering 8 worden bevestigd met behulp van bouten of andere bevestigingsmiddelenï De naden tussen de verschillende elementen kunnen met behulp van een daartoe 8101821 ' f - 5 - geschikt voegmiddel gasdicht worden gemaakt. Ook is het mogelijk om de elementen te voorzien van flenzen met daarin aangebrachte gaten en vervolgens de eenheden met behulp van bouten en moeren samen te bouwen.

5 Fig. 3 toont een aanzicht in perspektief van een modu laire eenheid van de inrichting volgens de uitvinding, waarbij in het bijzonder het toevoerelement 6 met het duikschot 7 zijn aangegeven. Het afvoereleraent 13 (fig. 1) is op overeenkomstige wijze uitgevoerd. Het niveau van het te vergisten 10 materiaal in de vergistingsbakken 1B staat boven de bovenzijde van de opening in het duikschot 7, zodat een luchtdichte afscheiding wordt verkregen. Het te vergisten materiaal wordt kontinu toegevoerd met behulp van het toevoerelement 6 en kan aan het afvoerelement 13 weer kontinu worden afgevoerd.

15 Fig. 4 toont een gedeeltelijk aanzicht in doorsnede van een modulaire eenheid van de inrichting volgens de uitvinding. Hierbij is met het verwijzingscijfer 19 de bodemplaat van de vergistingsbak aangegeven. Met het verwijzingscijfer 10 is het daarin aanwezig organisch materiaal (dunne mest) aangege-20 ven, terwijl met het verwijzingscijfer 9 een drijflaag is aangegeven, die kan bestaan uit stro en grovere delen, die in de mest aanwezig zijn.

In fig. 5 is in detail een gedeeltelijk aanzicht in doorsnede getoond van de koppeling van twee modulaire eenheden 25 van de inrichting volgens de uitvinding.

Fig. 6 toont een aanzicht in doorsnede van het waterslot, waaruit blijkt dat een zijwand 11 van het waterslot een voortzetting vormt van de zijwand 1 van de vergistingsbak 18. Met het verwijzingscijfer 12 is de andere zijwand van het water-30 slot aangegeven. Om materiaal te besparen neemt het oppervlak van de doorsnede van de zijwanden 11 en 12 van het waterslot 2 naar boven toe af.

In fig. 7 tenslotte is een roerwerk weergegeven, dat bij de inrichting volgens de uitvinding wordt toegepast. Hierbij 35 zijn twee geleidingskabels 16 en 17, die in de lengterichting in de vergistingsbakken 18 van de inrichting volgens de uitvinding worden aangebracht, weergegeven. Op deze geleidings- 8101821 - 6 - Ί kabels 16 en 17 kan een hekwerk 14 in de lengterichting van de inrichting worden bewogen . Hiertoe is voorzien in. een trekkabel 18. Het hekwerk kan voorzien zijn van een drijver 15 en een dusdanig gewicht hebben, dat dit vanzelf een ver-5 tikale stand inneemt. Het roerwerk kan met behulp van een elektromotor of andere geschikte middelen worden aangedreven.

De optimale temperatuur voor het vergistingsproces ligt tussen dertig graden C. en veertig graden C. Hiertoe is het nodig, dat de vergistingsbakken inwendig worden verwarmd, -10 waartoe een afzonderlijke verwarmingsinstallatie nodig is. Deze is in de tekeningen niet weergegeven.

Verder kan het gewenst zijn om· een warmtewisselaar in het af voer element 13 aan te brengen om warmte uit de uitgegiste mest. terug -te winnen.

15 Omdat de temperatuur· binnen + 1 graad C. konstant. gehou den moet worden is het noodzakelijk, dat de gehele inrichting van een isolerende laag wordt -voorzien. Deze isolatie is in de tekeningen evenmin weergegeven.

Een verder voordeel van de inrichting volgens de uitvin-20 ding is, dat bij het schoonmaken niet de gehele installatie buiten bedrijf gesteld behoeft te worden. Dit schoonmaken kan nodig zijn om zand en grint, dat zich op langere termijn op de bodem zal verzamelen, te verwijderen, Men kan hierbij het niveau van het organisch materiaal 10 in de vergistingsbakken 25 laten stijgen tot boven de onderzijde van de verbindingselementen 3. Vervolgens kan een van de gaskoepels 4 worden verwijderd en kunnen keerschotten onder de elementen 3 worden aangebracht. De mest, die aanwezig is in de te reinigen ver-gistingsbak 18 kan eventueel in de andere vergistingsbakken 30 worden overgebracht. Na het reinigen kunnen de keerschotten worden verwijderd en de gaskap opnieuw worden aangebracht.

Op deze wijze wordt bereikt, dat de langdurige opstartperiode (ongeveer dertig dagen) bij het reinigen kan worden vermeden.

Een belangrijke funktie van· het in fig. 7 weergegeven 35 roerwerk is het teweeg brengen van kontakt tussen de raicro-organismen en het substraat (de dunne mest). Door het roerwerk wordt bovendien een uniforme temperatuur in de vergis- 8101821 • r « j - 7 - tingsruimte gehandhaafd en worden drijf- en bezinkingslagen voorkomen en verstoord, waardoor wordt verhinderd, dat de werkzame tankinhoud sterk wordt gereduceerd door de gasdichte drijf- en bezinkingslagen. Ook wordt door het roeren voor-5 komen, dat de bacteriën op een bepaald moment door hun eigen afvalstoffen vergiftigd worden.

De gasopslag vindt bij de inrichting volgens de uitvinding in de gaskoepels 4 plaats. Wanneer de opslagruimte onder de gaskoepels 4 niet voldoende is, kan een aparte gasklok 10 worden toegepast of eventueel een aparte gaszak. Ook kan het gas na kompressie worden opgeslagen in gascylinders.

De inrichting volgens de uitvinding wordt bij voorkeur uitgevoerd in ferro cement met een wapening van gaas in kom-binatie met gewoon betonstaal. Hierbij kan een wanddikte van 15 twee I drie cm worden toegepast, terwijl de bodem een dikte van ongeveer vijf 3 zes· cm heeft. Door de geringe wanddikte wordt een aanzienlijke gewichtsbesparing bereikt (ongeveer veertig procent van het gewicht van een vergelijkbare kon-struktie in beton). Hierdoor is het mogelijk om de installa-20 tie uit losse elementen fabrieksmatig te vervaardigen en vervolgens naar de bouwplaats te vervoeren, waar de elementen worden samengebouwd. Ferro cement heeft bovendien het voordeel, dat het goed vocht- en waterdicht is en verder korossie-bestendig. Een epoxie-coating kan op het ferro cement wor-25 den aangebracht, terwijl penetratie van vocht in de konstruk-tie en korossie van de wapening niet optreden.

De in de fig. weergegeven modulaire eenheden hebben een inhoud van ongeveer dertig m met een gasopslag van ongeveer zestien m3. Hiervoor is per modulaire eenheid een mest/afval-30 hoeveelheid van ongeveer één m3 per dag mogelijk. Dit is een hoeveelheid mest, die wordt geproduceerd door een veestapel van ca. zestien-twintig grootvee-eenheden. De geschatte jaaropbrengst van een modulaire eenheid bedraagt ongeveer zevenduizend m3 gas, waarvan ongeveer tweeduizend ra3 nodig 35 is om het proces op temperatuur te houden.

Vanzelfsprekend is de uitvinding niet beperkt tot het in de fig. weergegeven uitvoeringsvoorbeeld. Zo is het bij- ____ -Λ 8101821 -8-.

voorbeeld mogelijk om de vérgi-stingsbakken als een halve cylinder uit te voeren evenals de gaskoepels, waarbij het waterslot dan als afzonderlijk element wordt opgebouwd..

Het zal voor de deskundige duidelijk zijn, dat vele varian-5 ten van het weergegeven principe mogelijk zijn. Deze varianten worden geacht binnen de rijkwijdte van de uitvinding te vallen. De inrichting volgens de uitvinding heeft verder nog als voordeel, dat op plaatsen met een weke ondergrond een groot grondvlak gekozen kan worden, zodat niet geheid hoeft 10 te worden. - 8101821

Claims (7)

1. Inrichting voor het vergisten van organisch materiaal met een van de lucht afgesloten vergistingsruimte, organen voor het toevoeren van het organisch materiaal aan de ver- 5 gistingsruimte, organen voor het afvoeren van het uitgegiste materiaal uit de vergistingsruimte, een gaskap en een waterslot voor het afdichten van de verbinding tussen de vergistingsruimte en de gaskap, met het kenmerk, dat de inrichting is opgebouwd uit modulaire eenheden, 'die elk uit een aantal 10 afzonderlijke elementen bestaan eh in horizontale zin aan elkaar zijn gebouwd.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het waterslot bestaat uit een rondom de vergistingsruimte verlopende goot met een U-vormige doorsnede, waarbij het 15 waterslot, waar de modulaire eenheden aan elkaar grenzen, gemeenschappelijk is voor de modulaire eenheden.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het waterslot tussen twee modulaire eenheden bestaat uit een U-vormige goot, waarin de betreffende wanden van de twee 20 gaskappen van de modulaire eenheden kunnen worden aangebracht.

4. Inrichting volgens een der voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de modulaire eenheden zijn opgebouwd uit een bodemplaat en twee daaraan aansluitende zijwanden en 25 dat het bovenste deel van de zijwand tevens de wand van het waterslot vormt.

5. Inrichting volgens een der voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de organen voor het toevoeren en de organen voor het afvoeren van het organisch materiaal een 30 duikschot met een daaraan bevestigd waterslot en een toevoer-bak, respektievelijk een afvoerbak bevatten.

6. Inrichting volgens een der voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat deze voorts voorzien is van een roer-werk, dat een hekwerk, geleidingsmiddelen voor het hekwerk 35 en trekkabels bevat om het hekwerk door het organisch materiaal te trekken.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat 8101821 ___ GO O 00 ro