RU2383497C1 - Установка и способ производства биогаза из содержащего жидкие и твердые компоненты биологически разлагаемого материала, в частности отходов производства, а также резервуар для производства биогаза для использования в такой установке - Google Patents

Установка и способ производства биогаза из содержащего жидкие и твердые компоненты биологически разлагаемого материала, в частности отходов производства, а также резервуар для производства биогаза для использования в такой установке Download PDF

Info

Publication number
RU2383497C1
RU2383497C1 RU2008128492A RU2008128492A RU2383497C1 RU 2383497 C1 RU2383497 C1 RU 2383497C1 RU 2008128492 A RU2008128492 A RU 2008128492A RU 2008128492 A RU2008128492 A RU 2008128492A RU 2383497 C1 RU2383497 C1 RU 2383497C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
biogas
liquid
production
tank
chamber zone
Prior art date
Application number
RU2008128492A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2008128492A (ru
Inventor
Дитрих АЙХЛЕР (DE)
Дитрих АЙХЛЕР
Фридрих ВАЙГАНД (DE)
Фридрих ВАЙГАНД
Маттиас РАБЕНЕР (DE)
Маттиас РАБЕНЕР
Original Assignee
Ререн-Унд Пумпенверк Бауер Гезелльшафт М.Б.Х.
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
Priority claimed from DE102005059723A external-priority patent/DE102005059723A1/de
Priority claimed from DE102006005859A external-priority patent/DE102006005859A1/de
Application filed by Ререн-Унд Пумпенверк Бауер Гезелльшафт М.Б.Х. filed Critical Ререн-Унд Пумпенверк Бауер Гезелльшафт М.Б.Х.
Publication of RU2008128492A publication Critical patent/RU2008128492A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2383497C1 publication Critical patent/RU2383497C1/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/02—Biological treatment
    • C02F11/04—Anaerobic treatment; Production of methane by such processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03D—FLOTATION; DIFFERENTIAL SEDIMENTATION
    • B03D1/00—Flotation
    • B03D1/02—Froth-flotation processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03D—FLOTATION; DIFFERENTIAL SEDIMENTATION
    • B03D1/00—Flotation
    • B03D1/14—Flotation machines
    • B03D1/1431—Dissolved air flotation machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03D—FLOTATION; DIFFERENTIAL SEDIMENTATION
    • B03D1/00—Flotation
    • B03D1/14—Flotation machines
    • B03D1/1443—Feed or discharge mechanisms for flotation tanks
    • B03D1/1462—Discharge mechanisms for the froth
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03D—FLOTATION; DIFFERENTIAL SEDIMENTATION
    • B03D1/00—Flotation
    • B03D1/14—Flotation machines
    • B03D1/1493—Flotation machines with means for establishing a specified flow pattern
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03D—FLOTATION; DIFFERENTIAL SEDIMENTATION
    • B03D1/00—Flotation
    • B03D1/14—Flotation machines
    • B03D1/16—Flotation machines with impellers; Subaeration machines
    • B03D1/18—Flotation machines with impellers; Subaeration machines without air supply
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03D—FLOTATION; DIFFERENTIAL SEDIMENTATION
    • B03D1/00—Flotation
    • B03D1/14—Flotation machines
    • B03D1/24—Pneumatic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/24—Treatment of water, waste water, or sewage by flotation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/28—Anaerobic digestion processes
    • C02F3/282—Anaerobic digestion processes using anaerobic sequencing batch reactors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS 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
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/04—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS 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
    • C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C12M27/02—Stirrer or mobile mixing elements
    • C12M27/06—Stirrer or mobile mixing elements with horizontal or inclined stirrer shaft or axis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS 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
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/04—Filters; Permeable or porous membranes or plates, e.g. dialysis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS 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
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/24—Recirculation of gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS 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
    • C12M45/00—Means for pre-treatment of biological substances
    • C12M45/04—Phase separators; Separation of non fermentable material; Fractionation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

Изобретение относится к биологической обработке жидкости. Установка содержит резервуар 9 для производства биогаза с подачей биологически разлагаемого материала и зону 11 сбора биогаза с выпуском биогаза, устройство для производства микропузырьков 15. Флотационное разделительное устройство содержит ограниченную внутри резервуара 9 для производства биогаза камерную зону 14. В устройство для производства микропузырьков 15 может подаваться осветленная жидкость из камерной зоны 14 и газ, в частности биогаз из зоны сбора биогаза 11, для насыщения жидкости газом. Выпуск устройства для производства микропузырьков соединен с впуском 18 камерной зоны 14 с целью подачи назад образующей микропузырьки осветленной жидкости. Около дна камерной зоны 14 предусмотрен выпуск 16 для осветленной жидкости. Флотационное разделение осуществляется в камерной зоне в противотоке к всплывающим микропузырькам. Изобретение позволяет создать установку для производства биогаза, имеющую компактную конструкцию, получить способ повышенной эффективности в отношении выхода биогаза в единицу времени и снизить производственные и инвестиционные расходы. 4 н. и 19 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Изобретение относится к установке и способу производства биогаза из содержащего жидкие и твердые компоненты органического биологически разлагаемого материала, в частности отходов производства, таких как навозная жижа из сельскохозяйственных предприятий, а также к резервуару для производства биогаза для использования в такой установке.
Изобретение касается, в частности, концентрации анаэробной биомассы в ферментерах для производства биогаза.
Известная установка (US 5015384 А) содержит производственный резервуар биогаза, из верхней зоны которого полученный биогаз может отбираться, и предусмотренное снаружи резервуара флотационное разделительное устройство. Отведенная из резервуара жидкая биомасса вместе с газом может подаваться в устройство для образования микропузырьков, предназначенных для отделения из биомассы твердых веществ. Последние вновь подаются в резервуар, между тем как очищенная жидкость может отводиться для дальнейшего использования. Таким образом, флотационное разделение осуществляется за пределами резервуара для производства биогаза в отдельном флотационном сепараторе.
Задача изобретения состоит в создании установки для производства биогаза, имеющей компактную конструкцию, и соответствующего способа повышенной эффективности в отношении выхода биогаза в единицу времени с обеспечением снижения производственных и инвестиционных расходов.
Эта задача решается за счет пунктов 1 и 8 формулы изобретения.
Отличительным признаком изобретения является флотационное разделение на жидкие и твердые компоненты внутри резервуара для производства биогаза посредством ограниченной в нем камерной зоны. В камерной зоне содержится осветленная жидкость, которая может откачиваться с нижней части камерной зоны. Одновременно происходит непрерывный обмен отсепарированной твердой биомассы из камерной зоны для смешения с находящимися в резервуаре отходами производства и отходами производства в камерную зону, причем для этого не требуются отдельные подводящая и отводящая системы. Таким образом происходит постоянная концентрация анаэробной биомассы для производства биогаза, в результате чего повышается эффективность установки. Получение микропузырьков в камерной зоне может осуществляться согласно варианту выполнения изобретения за счет того, что отводимый частичный поток осветленной жидкости из камерной зоны подается на устройство насыщения газом и насыщенная газом жидкость вновь подается в камерную зону, где газ вследствие эффектов расширения выделяется в виде микропузырьков. Согласно другому варианту выполнения в пористую подложку в камерной зоне может быть введен газ, который выходит из подложки в виде микропузырьков. Требуется создать как можно более мелкие микропузырьки, чтобы захватить большую часть твердой биомассы за счет действия поверхностного натяжения и обеспечить ее всплытие в камерной зоне. Ограниченная камерная зона заканчивается на достаточном расстоянии ниже уровня жидкости в резервуаре биогаза. Следовательно, подаваемые отходы производства протекают сверху к ограниченной зоне противотоком по отношению к поднимающимся микропузырькам.
Биологически разлагаемый материал предпочтительно перед или после ввода в резервуар для производства биогаза подвергается дополнительному механическому разделению на жидкие и твердые компоненты предпочтительно посредством шнекового пресс-сепаратора. При этом согласно другому варианту изобретения полученные после механического отделения жидкие компоненты могут делиться на различные частичные объемы и возвращаться назад в камерную зону. Вследствие этого в камерной зоне происходит определенный предпочтительный раздел направленных в сторону дна и открытого конца камерной зоны потоков жидкости различного объема в противотоке к поднимающимся микропузырькам, что может привести к дальнейшему повышению эффективности установки. Согласно другому аспекту изобретения создан резервуар для производства биогаза.
Далее изобретение поясняется более детально с помощью примеров выполнения и чертежей, где:
Фиг.1 - схематический вид с частичным разрезом биогазовой установки согласно первому варианту выполнения изобретения, встроенной в установку для разделения навозной жижи с сельскохозяйственных предприятий на жидкие и твердые компоненты,
Фиг.2 - вид и условия, аналогичные фиг.1, для биогазовой установки согласно второму варианту выполнения изобретения,
Фиг.3 - увеличенный фрагментарный вид ограниченной зоны резервуара биогаза по фиг.2,
Фиг.4 - вид сверху в поперечном разрезе ограниченной зоны резервуара биогаза по фиг.3,
Фиг.5 - вид, аналогичный фиг.1, биогазовой установки согласно третьему варианту выполнения,
Фиг.6 - вид сверху в поперечном разрезе, аналогичный фиг.4, ограниченной зоны резервуара биогаза по фиг.5 и
Фиг.7 - вид сверху в поперечном разрезе ограниченной зоны резервуара биогаза по фиг.5.
Несмотря на то, что описание изобретения и представление его на чертежах дается в связи с производством биогаза из получающейся на сельскохозяйственных предприятиях в виде побочного продукта навозной жижи, это применение не следует рассматривать как ограничение объема охраны изобретения. Более того, оно может иметь также предпочтительное применение для получения биогаза из материалов и отходов из других источников, в частности коммунальных и промышленных предприятий.
Как показано на фиг.1, в первом варианте выполнения изобретения получающаяся в стойлах навозная жижа, которая может содержать жидкие и твердые компоненты, по трубопроводу 1 направляется в сборник 3 и там может быть гомогенизирована посредством мешалки 4. Для подачи гомогенизированной навозной жижи из сборника 3 на сепаратор 6 твердой фазы от жидкости предусмотрен насос 5. Сепаратор 6 твердой фазы от жидкости представляет собой преимущественно шнековый пресс-сепаратор, как он описан, например, в EU-В-0367037, так что на него можно ссылаться при дальнейшем изложении деталей. При желании могут быть использованы также другие конструкции сепараторов твердой фазы от жидкости.
Отделенную в сепараторе 6 твердую фазу, обозначенную позицией 7, собирают и она может быть доставлена как удобрение, при необходимости в виде компоста, на поля или после соответствующей аэробной обработки использована как подстилочный материал в стойлах.
Освобожденная в значительной мере от твердых компонентов жидкая фаза навоза подается по трубопроводу 8 в резервуар для производства биогаза или в биогазовый ферментер 9 выполненной в соответствии с изобретением биогазовой установки. В резервуаре 9 предусмотрена мешалка 10 с тем, чтобы постоянно перемешивать находящуюся в нем жидкость, обозначенную на чертеже штрихпунктирными линиями.
Вместо мешалки 10, или в дополнение к ней, может быть предусмотрена также принудительная циркуляция (не показана) посредством циркуляционного насоса, всасывающего из резервуара и вновь тангенциально направляющего в него жидкость.
Образование биогаза осуществляется посредством ферментации биомассы в присутствии анаэробных бактерий, как это в принципе известно специалисту, так что более детальное пояснение этого процесса излишне.
Несмотря на то, что это не отображено на чертеже, может быть предусмотрено еще одно сепарирование находящихся еще в жидком продукте сепаратора 6 твердой фазы и жидкости твердых мелкодиспенсных частиц вещества, например, в виде мелких песочных компонентов. Предпочтительно, если это отделение может осуществляться посредством встроенного в трубопровод 8 центробежного сепаратора. Дополнительное разделение обеспечивает то, что в резервуаре 9 для производства биогаза не образуются биологически неразрушаемые шламовые отложения.
Полученный биогаз собирают, как показано пунктирными линиями на чертеже, в верхней покрытой пленкой или тому подобным зоне 11 резервуара 9, которая служит аккумулятором биогаза. Оттуда биогаз можно отводить по трубопроводу 12 для использования по другому назначению, например для производства тока при помощи газовой микротурбины.
Согласно изобретению внутри резервуара 9 предусмотрена отстоящая кверху разделительная стенка 13, которая в резервуаре 9 создает открытую сверху ограниченную зону 14, ср. также фиг.4. Разделительная стенка 13 заканчивается на соответствующем расстоянии, например в пределах 0,5-1,0 м, ниже уровня жидкости в резервуаре 9, который на чертеже указан штриховой линией.
В ограниченной зоне 14 осуществляют новое разделение жидкой и еще имеющейся твердой биомассы по принципу флотационного разделения. Для этого по трубопроводу 16 около дна ограниченной зоны 14 очищенная жидкость отводится наружу и подается на устройство 15 для образования микропузырьков. Подобного типа устройства для производства микропузырьков известны специалисту. Они служат для того, чтобы посредством начального ввода газа в жидкость под повышенным давлением с последующим интенсивным гидродинамическим разрежением жидкости в кавитационном поле создать необходимые для флотационного разделения микропузырьки газа. В качестве газа в установке согласно изобретению из трубопровода 12 отводят часть биогаза и подают по трубопроводу 17 в устройство 15 для производства микропузырьков. В частности, посредством дросселирования потока жидкости перед центробежным насосом (не показан) биогаз может засасываться и подаваться под давлением с очищенной жидкостью для раствора. Вследствие интенсивного гидродинамического разрежения в кавитационном поле растворенный газ вновь вырывается из жидкости. При этом образуются микропузырьки в микрометрическом диапазоне. Конструкция устройства для производства микропузырьков описана, например, в публикации DE 3733583 A.
Насыщенную газом осветленную жидкость по трубопроводу 18 отводят назад в ограниченную зону 14 около ее дна. Вырывающиеся из жидкости пузырьки газа поднимаются вверх в ограниченной зоне 14, в то время как введенная по трубопроводу 8 в резервуар 9 биомасса втекает сверху в ограниченную зону 14 в противотоке к поднимающимся микропузырькам. При всплытии микропузырьки захватывают с собой вверх частицы в жидкой биомассе так, что у дна ограниченной зоны 14 остается осветленная и в значительной степени дезодорированная жидкость. В виду поверхностных напряжений очень мелкие частицы биомассы также соединяются с микропузырьками и переносятся ими вверх.
Осветленная жидкость по отходящему от трубопровода 16 трубопроводу 20 может отводиться наружу. Может быть предусмотрена деаэрация 21, обеспечивающая в трубопроводе 20 постоянный не требующий всасывания слив. Позицией 19 обозначен установленный трубопроводом 20 уровень перелива, который определяет максимальную высоту наполнения жидкой биомассы в резервуаре 9.
Мешалка 10 поддерживает жидкую биомассу в движении по всему резервуару и одновременно отводит поднимающуюся в силу флотации из ограниченной зоны твердую биомассу и смешивает ее с остальным содержимым резервуара 9.
Для поддержания смешения отсепарированной твердой биомассы с остальным содержимым резервуара всасывающая сторона мешалки 10 может быть снабжена направляющей трубой (не показана), которая от образующегося плавающего слоя биомассы возле ограниченной зоны 14 может быть проведена к задней части мешалки 10.
На фиг.2-4 показан второй вариант выполнения изобретения.
В этом варианте выполнения, как и в вышеописанном первом варианте выполнения, состоящая из жидких и твердых компонентов навозная жижа 100 поступает в определенном количестве из стойлов (не показаны) в сборник 102; там она может быть гомогенизирована мешалкой 103. Насос 104 перекачивает жидкость из сборника 102 в резервуар 105 биогаза. Образованный там биогаз 106 скапливается под аккумулирующей пленкой 107, которая может представлять собой, например, покрытую ПВХ полиэфирную ткань 108. Оттуда биогаз может отводиться для использования по другому назначению.
В диаметрально противоположных местах резервуара 105 биогаза может быть предусмотрена пара мешалок 109 для постоянного перемешивания содержимого резервуара.
Внутри резервуара 105, как и в первом варианте выполнения изобретения, предусмотрена отстоящая от дна резервуара вверх разделительная стенка 113, создающая в резервуаре 105 открытую кверху ограниченную зону 114, ср. также фиг.4. Разделительная стенка 113 заканчивается на определенном расстоянии, например в пределах 0,5-1,0 м ниже уровня жидкости в резервуаре 105, который на чертеже обозначен штриховыми линиями.
По всасывающему трубопроводу 110 со дна резервуара 105 биогаза, в месте за пределами ограниченной зоны 114, насос 111 может откачивать навозную жижу и подавать ее на сепаратор 112 твердой фазы от жидкости. Предпочтительно сепаратор 112 твердой фазы от жидкости представляет собой шнековый пресс-сепаратор аналогично, как и в первом варианте выполнения.
Количество откачиваемой из резервуара 105 биогаза навозной жижи в единицу времени составляет согласно изобретению примерно на 10-20% больше, чем пропускная способность через установку.
В сепараторе 112 отделяют твердые компоненты из навозной жижи. Отделенная твердая фаза может, как обозначено позицией 130, собираться для дальнейшего использования, например, для транспортировки на прицепе.
Большая часть всего отходящего от сепаратора 112 объема жидкости подается по трубопроводу 122 в отдельную зону 114 резервуара 105 биогаза на соответствующее место возле верхнего открытого конца, предпочтительно, например, в пределах его верхней трети. Как и в вышеописанном первом варианте выполнения изобретения, в трубопроводе 122 может быть предусмотрен центробежный сепаратор или другое подходящее разделительное устройство, чтобы отделить, например, песочные не разлагаемые бактериями компоненты в жидкости.
Небольшой частичный поток отходящего от сепаратора 112 расхода жидкости подается на устройство 115 для образования микропузырьков и покидает устройство в виде наполненной микропузырьками жидкости, которая по трубопроводу 123 подается в отделенную зону 114, в соответствующее место около ее дна, предпочтительно, например, в пределах нижней трети.
Устройство для производства микропузырьков 115 может иметь аналогичную конструкцию, как и в первом варианте выполнения изобретения. В качестве газа на этот раз также используется предпочтительно часть произведенного биогаза, как это обозначено штриховым отводным трубопроводом 127 на фиг.2.
По предусмотренному около дна отделенной зоны 114 выпускному трубопроводу 121 жидкость с ограниченным содержанием твердых компонентов может отводиться из отделенной зоны 114 биогазовой установки и собираться для дальнейшего использования во временном хранилище 117. Например, собранная во временном хранилище 117 жидкость по выпускному трубопроводу 118 может быть направлена в виде жидкого удобрения на сельскохозяйственные нужды.
Произведенный биогаз может подаваться по трубопроводу 127 для дальнейшего использования, например выработки тока или тепла, на блочную теплоэлектроцентраль 119. Отходящее тепло может быть использовано, как это показано позицией 120, для стимулирующего биодеструкцию подогрева материала, содержащегося в резервуаре 105 биогаза посредством предусмотренного в нем теплообменного аппарата.
Ниже, со ссылкой на фиг.3, поясняются маршруты потоков, полученные в результате вышеназванной подачи жидкости в ограниченной зоне 114.
По трубопроводу 122 небольшой поток частичного расхода поступает в ограниченную зону 114, основной же поток расхода подается по трубопроводу 123, так что сумма обоих частичных объемов в целом попадает в ограниченную зону 114. По расположенному около дна отделенной зоны 114 трубопроводу 121 перекачивается определенное количество жидкости с ограниченным содержанием твердых веществ. При этом поступающая из трубопровода 122 жидкость делится на частичный поток 124 с небольшим расходом, который поступает назад в резервуар 105 биогаза, а частичный поток 125 с большим расходом течет на дно ограниченной зоны 114 и по выпускному трубопроводу 121 отводится наружу.
Микропузырьки подведенного по трубопроводу 123 насыщенного газом объема жидкости под действием их подъемной силы перемещаются в противоток частичному потоку 125 кверху и при этом соединяются за счет их поверхностного натяжения с находящейся в частичном потоке 126 твердой биомассой, которая вместе с частичным потоком 124 попадает таким образом назад в резервуар 105 биогаза.
На фиг.4 показан вид сверху ограниченной зоны 114. Как можно видеть, разделительная стенка 113 проходит дугообразно от одного места крепления на боковой стенке резервуара 105 биогаза до отстоящего в окружном направлении другого места крепления так, что ограниченная зона 114 может иметь по существу сечение в форме сегмента. Однако изобретение не ограничено такого рода конфигурацией ограниченной зоны 114, которая может быть выполнена также соответственно другим подходящим образом.
Пример 1
На сепаратор 112 твердой фазы от жидкости приходится в целом 10 м3/h отделенной жидкости. Она делится на больший частичный объем 9 м3/h и меньший частичный объем 1 м3/h. Больший частичный объем подают по трубопроводу 122 в верхнюю треть камерной зоны 114, а меньший частичный объем после насыщения газом по трубопроводу 123 в нижнюю треть. По трубопроводу 121 из камерной зоны откачивают 8 м3/h очищенной жидкости. Расход в единицу времени направленного вверх потока 124 жидкости в камерной зоне составляет 2 м3/h, а потока 125, направленного вниз, 7 м3/h. Следовательно, направленный вниз поток 125 и частичный расход 123 соответствуют в сумме 8 м3/h откаченного потока 121.
На фиг.5-7 показан третий вариант выполнения изобретения. От второго варианта выполнения он отличается по существу модифицированным способом образования микропузырьков в ограниченной камерной зоне так, что в отношении остальных элементов конструкции можно ссылаться на описание второго варианта выполнения. Поэтому одинаковые или аналогичные детали/узлы обозначены на чертеже одинаковыми позициями, но с измененной на «2» первой цифрой.
Образование микропузырьков осуществляется иначе, чем в вышеописанных вариантах выполнения, не посредством предусмотренного снаружи резервуара биогазового устройства, а посредством предусмотренной внутри него микропористой керамической дискообразной подложки 229 около дна ограниченной камерной зоны 214, в которую (подложку) по трубопроводу 228 может вводиться находящийся под давлением газ, поднимающийся из микропористой керамической подложки 229 в виде микропузырьков. Соответствующий микропористый керамический материал подложки может быть приобретен под торговой маркой «Kerafol» по адресу Keramische Folien GmbH, Stegenthumbach 4-6, D-92676, Эшенбах/Германия. В свою очередь, газ представляет собой предпочтительно откаченный из резервуара 205 биогаз, который смешивается посредством встроенного в трубопровод 228 компрессора 231 под соответствующим давлением, прежде чем его подают в микропористую керамическую подложку 229.
Пример 2
На сепаратор 212 твердой фазы от жидкости приходится в целом 10 м3/h отделенной жидкости. По трубопроводу 222 ее подают в верхнюю треть камерной зоны 214. По трубопроводу 221 из камерной зоны откачивают 8 м3/h очищенной жидкости. По трубопроводу 228 биогаз под давлением 2,2 бар подают в микропористую керамическую подложку 229. Расход в единицу времени направленного вверх потока 224 жидкости в камерной зоне составляет 2 м3/h, а потока 225, направленного вниз, составляет 8 м3/h.
Несмотря на то, что выше была описана предпочтительно подача газа в устройстве для производства микропузырьков с использованием полученного биогаза, при желании могут быть привлечены, разумеется, также соответствующие посторонние газы из стороннего источника газа.

Claims (23)

1. Установка для производства биогаза из содержащего жидкие и твердые компоненты органического, биологически разлагаемого материала, содержащая:
резервуар (9, 105, 205) для производства биогаза с подачей биологически разлагаемого материала и зоной (11, 106, 206) сбора биогаза с выпуском биогаза, и
флотационное разделительное устройство с устройством (15, 115) для производства микропузырьков для отделения твердых компонентов от жидких компонентов биологически разлагаемого материала,
при этом флотационное разделительное устройство содержит ограниченную внутри резервуара для производства биогаза, по существу, действующую в направлении силы тяжести камерную зону (14, 114, 214) с закрытым дном и расположенным ниже уровня наполнения жидкостью резервуара для производства биогаза, открытым верхним концом, и
при этом устройство для производства микропузырьков выполнено с возможностью подачи в него газа, в частности биогаза из зоны сбора биогаза, для создания в камерной зоне микропузырьков.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что устройство (15, 115) для производства микропузырьков расположено снаружи резервуара (9, 105) для производства биогаза, с возможностью подачи в устройство для производства микропузырьков очищенной жидкости из камерной зоны (14, 114) и газа для насыщения очищенной жидкости газом, при этом выпуск устройства для производства микропузырьков для насыщенной газом осветленной жидкости соединен с впуском (18, 123) камерной зоны.
3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что впуск (8, 123) для насыщенной газом осветленной жидкости предусмотрен около дна ограниченной камерной зоны (14, 114).
4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что устройство для производства микропузырьков содержит расположенную внутри камерной зоны (214) микропористую керамическую подложку (229), выполненную с возможностью ввода в нее находящегося под давлением газа.
5. Установка по одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что она содержит перемешивающее устройство (10, 109, 209), расположенное внутри резервуара (9, 105, 205) для производства биогаза для перемешивания содержимого резервуара.
6. Установка по одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что перед резервуаром (9) для производства биогаза она содержит устройство (6) разделения твердой фазы и жидкости для отделения твердых компонентов биологически разлагаемого материала перед его подачей в резервуар для производства биогаза.
7. Установка по п.5, отличающаяся тем, что перед резервуаром (9) для производства биогаза она содержит устройство (6) разделения твердой фазы и жидкости для отделения твердых компонентов биологически разлагаемого материала перед его подачей в резервуар для производства биогаза.
8. Установка по п.6, отличающаяся тем, что устройство (6) разделения твердой фазы и жидкости содержит шнековый пресс-сепаратор.
9. Установка по п.7, отличающаяся тем, что устройство (6) разделения твердой фазы и жидкости содержит шнековый пресс-сепаратор.
10. Установка по п.5, отличающаяся тем, что перемешивающее устройство (10, 109, 209) содержит направляющую трубу для всасывания плавающего слоя биомассы, образующегося возле верхнего открытого конца камерной зоны (14, 114, 214), и отвода его в заднюю часть перемешивающего устройства.
11. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она содержит устройство (112, 212) разделения твердой фазы и жидкости, впуск которого соединен с придонным выпуском (110, 210) резервуара (105, 205) для производства биогаза, а выпуск жидкости устройства разделения твердой фазы от жидкости соединен с впуском (122, 222) возле открытого конца камерной зоны (114, 214), при этом около дна камерной зоны предусмотрен выпуск (121, 221) для очищенной жидкости.
12. Установка по п.1, отличающаяся тем, что материалом для получения биогаза является побочный продукт производства, в частности навозная жижа, с сельскохозяйственных предприятий.
13. Способ производства биогаза из содержащего жидкие и твердые компоненты органического, биологически разлагаемого материала, при осуществлении которого
резервуар для производства биогаза заполняют биологически разлагаемым материалом до уровня наполнения выше открытого верхнего конца ограниченной внутри резервуара для производства биогаза, по существу, действующей в направлении силы тяжести камерной зоны с закрытым дном, и, по существу, поддерживают этот уровень наполнения,
осуществляют в камерной зоне флотационное разделение для отделения твердых от жидких компонентов биологически разлагаемого материала, при этом в камерной зоне производят микропузырьки, и
обеспечивают всплытие произведенных в камерной зоне микропузырьков в противотоке к втекающему в камерную зону через ее верхний конец биологически разлагаемому материалу так, что микропузырьки захватывают с собой вверх его твердые компоненты, с одновременным удалением около дна камерной зоны, по существу, очищенной от твердых компонентов жидкости.
14. Способ по п.13, отличающийся тем, что биологически разлагаемый материал перед подачей в производственный резервуар биогаза подвергают предварительному механическому разделению на твердые и жидкие компоненты.
15. Способ по п.13, отличающийся тем, что биологически разлагаемый материал подают в резервуар для производства биогаза и часть объема органического материала отбирают из резервуара для производства биогаза и подвергают механическому разделению на твердые и жидкие компоненты.
16. Способ по п.15, отличающийся тем, что
полученную из механического разделения жидкость делят на первый и второй частичный объемы, при этом первый частичный объем больше, чем второй частичный объем,
во второй частичный объем вводят газ, в частности биогаз, из камеры сбора биогаза с получением насыщенной газом жидкости,
насыщенную газом жидкость вводят в камерную зону возле ее придонного конца с одновременным вводом первого частичного объема в камерную зону возле ее верхнего конца, и
из камерной зоны около ее дна отбирают осветленную жидкость в объеме на единицу времени, который меньше первого частичного объема и больше второго частичного объема, а также меньше суммы первого и второго частичных объемов, с разделением первого частичного объема в камерной зоне на потоки жидкости, направленные в сторону дна и открытого конца.
17. Способ по п.15, отличающийся тем, что
полученную механическим разделением жидкость подают в камерную зону возле ее верхнего конца,
микропузырьки в камерной зоне образуют около ее дна и
из камерной зоны около ее дна отбирают осветленную жидкость в объеме на единицу времени, который меньше полученного механическим разделением подведенного объема жидкости, с его разделением в камерной зоне на потоки жидкости, направленные в сторону дна и открытого конца.
18. Способ по п.16 или 17, отличающийся тем, что осуществляют подачу полученной механическим разделением жидкости в верхнюю треть продольной длины камерной зоны.
19. Способ по п.13, отличающийся тем, что в качестве материала для получения биогаза используют побочный продукт производства, в частности навозную жижу, с сельскохозяйственных предприятий.
20. Резервуар для производства биогаза для применения в установке по п.1, содержащий
подачу содержащего жидкие и твердые компоненты биологически разлагаемого материала,
ограниченную внутри резервуара для производства биогаза, по существу, действующую в направлении силы тяжести камерную зону (14, 114) с закрытым дном и открытым верхним концом,
при этом резервуар для производства биогаза выполнен с возможностью заполнения до уровня наполнения выше верхнего открытого конца камерной зоны,
по меньшей мере один впуск (8, 123) около дна камерной зоны для подачи в камерную зону образующей микропузырьки жидкости, и
выпуск (16, 121) для осветленной жидкости около дна камерной зоны.
21. Резервуар по п.20, отличающийся тем, что материалом для получения биогаза является побочный продукт производства, в частности навозная жижа, с сельскохозяйственных предприятий.
22. Резервуар для производства биогаза для применения в установке по п.1, содержащий
подачу содержащего жидкие и твердые компоненты биологически разлагаемого материала,
ограниченную внутри резервуара для производства биогаза, по существу, действующую в направлении силы тяжести камерную зону (214) с закрытым дном и открытым верхним концом,
при этом производственный резервуар биогаза выполнен с возможностью заполнения до уровня наполнения выше верхнего открытого конца камерной зоны,
расположенную около дна камерной зоны микропористую керамическую подложку,
впуск (228) для сжатого газа в микропористую керамическую подложку и
выпуск (221) для осветленной жидкости из камерной зоны около ее дна.
23. Резервуар по п.22, отличающийся тем, что материалом для получения биогаза является побочный продукт производства, в частности навозная жижа, с сельскохозяйственных предприятий.
RU2008128492A 2005-12-14 2006-12-12 Установка и способ производства биогаза из содержащего жидкие и твердые компоненты биологически разлагаемого материала, в частности отходов производства, а также резервуар для производства биогаза для использования в такой установке RU2383497C1 (ru)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005059723.8 2005-12-14
DE102005059723A DE102005059723A1 (de) 2005-12-14 2005-12-14 Biogasanlagen
DE102006005859.3 2006-02-09
DE102006005859A DE102006005859A1 (de) 2006-02-09 2006-02-09 Biogastank mit Rückströmung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008128492A RU2008128492A (ru) 2010-01-20
RU2383497C1 true RU2383497C1 (ru) 2010-03-10

Family

ID=37888299

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008128492A RU2383497C1 (ru) 2005-12-14 2006-12-12 Установка и способ производства биогаза из содержащего жидкие и твердые компоненты биологически разлагаемого материала, в частности отходов производства, а также резервуар для производства биогаза для использования в такой установке

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP1966095A1 (ru)
CA (1) CA2628323A1 (ru)
RU (1) RU2383497C1 (ru)
WO (1) WO2007068446A1 (ru)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8877468B2 (en) 2010-09-24 2014-11-04 Anaergia Inc. Method for converting biomass to methane or ethanol
CN102172596B (zh) 2010-12-09 2012-07-11 潍坊金丝达实业有限公司 城乡生活垃圾资源化利用方法
CA2862132A1 (en) * 2012-01-23 2013-08-01 Anaergia Inc. Syngas biomethanation process and anaerobic digestion system
DE102012024552A1 (de) * 2012-12-17 2014-06-18 Prüf- und Forschungsinstitut Pirmasens e.V. Energieoptimierter Lager- und Fermentationsbehälter für Energieerzeugungs- und Energiespeicheranlagen sowie Verfahren zur Optimierung der Wärmenutzung in einem solchen Behälter
WO2015003273A1 (en) 2013-07-11 2015-01-15 Anaergia Inc. Anaerobic digestion and pyrolysis system
US9724460B2 (en) 2014-03-25 2017-08-08 Oakwood Healthcare, Inc. Controlled nucleation from gas-supersaturated liquid
WO2016123714A1 (en) 2015-02-06 2016-08-11 Anaergia Inc. Solid waste treatment with conversion to gas and anaerobic digestion
US9879285B2 (en) 2015-07-20 2018-01-30 Anaergia Inc. Production of biogas from organic materials
ZA201602521B (en) 2016-03-18 2018-07-25 Anaergia Inc Solid waste processing wih pyrolysis of cellulosic waste
DE102017206190A1 (de) * 2017-04-11 2018-10-11 Röhren- Und Pumpenwerk Bauer Ges.M.B.H. Verfahren zum Betrieb einer Biogasanlage und zur Nutzung von Gülle

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3106422C2 (de) * 1981-02-20 1986-10-23 Techtransfer GmbH, 7000 Stuttgart Verfahren und Vorrichtung zum anaeroben Abbau von in Abwasser vorhandenen organischen Stoffen
JPS60220194A (ja) * 1984-04-18 1985-11-02 Kurita Water Ind Ltd 嫌気性処理装置
DE3733583C2 (de) * 1987-10-03 1996-04-18 Fan Engineering Gmbh Vorrichtung zur Erzeugung von Mikroblasen aus begasten Flüssigkeiten für die Flotation von Schlämmen
US5015384A (en) * 1988-05-25 1991-05-14 Burke Dennis A Anaerobic digestion process
US4948509A (en) * 1988-08-24 1990-08-14 Charles Stack & Associates, Inc. Anaerobic fermentation process
EP0367037B1 (de) * 1988-11-03 1993-12-22 Fan Engineering Gmbh Verfahren zur Entwässerung von in Wasser suspendierten Feststoffen sowie Pressschneckenseparator dafür
US5670047B1 (en) * 1996-04-15 1999-09-07 Burke, Dennis, A. Anaerobic treatment process for the rapid hydrolysis and conversion of organic materials to soluble and gaseous components
NL1004455C2 (nl) * 1996-11-06 1998-05-08 Pacques Bv Inrichting voor de biologische zuivering van afvalwater.
JP2002001310A (ja) * 2000-06-23 2002-01-08 Toshiba Plant Kensetsu Co Ltd 発酵槽のスカム除去方法
NL1017690C2 (nl) * 2001-03-26 2002-09-27 Paques Bio Syst Bv Werkwijze alsmede inrichting voor het anaeroob zuiveren van een organische bestanddelen bevattende slurry.
DE10251923A1 (de) * 2002-11-08 2004-05-19 Fan Separator Gmbh Vorrichtung zum Einpressen von Gasen in Flüssigkeiten

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008128492A (ru) 2010-01-20
CA2628323A1 (en) 2007-06-21
WO2007068446A1 (de) 2007-06-21
EP1966095A1 (de) 2008-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2383497C1 (ru) Установка и способ производства биогаза из содержащего жидкие и твердые компоненты биологически разлагаемого материала, в частности отходов производства, а также резервуар для производства биогаза для использования в такой установке
US7993521B2 (en) Plant and method for generating biogas from biologically degradable material containing liquid and solid components, in particular waste products, and a biogas generation container for use in the plant
EP0225965B1 (en) Method of treating waste water and equipment therefor
CN104628226B (zh) 养殖场废弃物综合处理***
JP2004528981A (ja) 嫌気的消化装置、嫌気的消化方法及び消化における抑制ポリマーの使用を最小にする方法
US6555359B2 (en) Process for the anaerobic treatment of flowable and nonflowable organic waste
JP4778459B2 (ja) 有機性廃棄物処理施設の構築方法
JP6725538B2 (ja) 生活用水又は工業用水を浄化する方法及び装置
CN2933554Y (zh) 一种稳定运行的新型微电解装置
JP6514207B2 (ja) 有機廃水処理のための方法及び装置
JP4014581B2 (ja) 生物濾過装置
CN102674924B (zh) 气升筒式反应器，及其应用于城市污泥堆肥的处理***
JP2006326386A (ja) 有機汚泥水の処理方法
KR100498882B1 (ko) 축산폐수 전처리 장치
CN108383349B (zh) 一种剩余活性污泥碳源回收装置和方法
JP5623854B2 (ja) メタン発酵浄化システム
KR100742509B1 (ko) 계면활성제 미세기포를 이용한 하수 슬러지 상압부상 고농축 장치
CA2573511A1 (en) Process and reactor for intensified and energy-efficient, biological (waste-)water treatment
RU2136614C1 (ru) Устройство для биологического удаления из сточных вод органических веществ, соединений азота и фосфора
DE102006005859A1 (de) Biogastank mit Rückströmung
CN107686215A (zh) 一种洗毛废水处理方法
CN206590977U (zh) 大流量多功能水处理设备
KR20070032978A (ko) 계면활성제 미세기포를 이용한 하수 슬러지 상압부상고농축 방법과 장치
KR101080754B1 (ko) 건식 및 습식 병용 혐기성소화방법
JP2011062636A (ja) メタン発酵浄化装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20101213