ES2743308T3 - Método para la digestión anaeróbica y dispositivo para implementar dicho método - Google Patents
Método para la digestión anaeróbica y dispositivo para implementar dicho método Download PDFInfo
- Publication number
- ES2743308T3 ES2743308T3 ES15839147T ES15839147T ES2743308T3 ES 2743308 T3 ES2743308 T3 ES 2743308T3 ES 15839147 T ES15839147 T ES 15839147T ES 15839147 T ES15839147 T ES 15839147T ES 2743308 T3 ES2743308 T3 ES 2743308T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- zone
- phase
- organic matrix
- decomposing
- deflector
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 230000029087 digestion Effects 0.000 title description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims abstract description 15
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 14
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid group Chemical group C(CCCCCCC\C=C/CCCCCCCC)(=O)O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 230000004992 fission Effects 0.000 claims abstract description 9
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims abstract description 9
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims abstract description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 6
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 230000036571 hydration Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 159000000001 potassium salts Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 29
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 24
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 19
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 9
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 claims description 3
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 claims description 3
- 230000031018 biological processes and functions Effects 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 2
- 238000003113 dilution method Methods 0.000 claims description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims 1
- XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M potassium benzoate Chemical compound [K+].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1 XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009418 agronomic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000035622 drinking Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002829 nitrogen Chemical class 0.000 description 1
- 235000019645 odor Nutrition 0.000 description 1
- 230000009965 odorless effect Effects 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/34—Internal compartments or partitions
-
- 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
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/36—Means for collection or storage of gas; Gas holders
-
- 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
- C12M27/18—Flow directing inserts
- C12M27/20—Baffles; Ribs; Ribbons; Auger vanes
-
- 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
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/12—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of temperature
- C12M41/18—Heat exchange systems, e.g. heat jackets or outer envelopes
-
- 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
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/12—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of temperature
- C12M41/18—Heat exchange systems, e.g. heat jackets or outer envelopes
- C12M41/24—Heat exchange systems, e.g. heat jackets or outer envelopes inside the vessel
-
- 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
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Clinical Laboratory Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
Método para descomponer una matriz orgánica y extraer selectivamente metano, dióxido de carbono, sales de NPK (sal de nitrógeno, fósforo y potasio) de diversos valores y agua clarificada, que se caracteriza porque incluye las siguientes etapas: - implementar una fase hidrolítica, que se constituye mediante la acción de fisión por medio del agua, mediante hidratación; - implementar una fase de acidogénesis que se genera por medio de bacterias específicas; - implementar una fase de acetogénesis que se genera por medio de bacterias específicas; - implementar una fase de metanogénesis por medio de bacterias específicas, con una fisión gravimétrica simultánea de una fase principalmente oleica, más ligera y una fase predominantemente proteica, más pesada; - separar de manera gravimétrica soluciones de dichas sales NPK de diferentes valores - tomar agua clarificada.
Description
DESCRIPCIÓN
Método para la digestión anaeróbica y dispositivo para implementar dicho método.
Esta invención se refiere a un método y a un dispositivo para la implementación de dicho método, para descomponer y extraer selectivamente metano, dióxido de carbono, sales de NPK (sales de nitrógeno, fósforo y potasio) de diversos valores y agua clarificada, de una matriz orgánica; dichos componentes serán la materia prima para futuros procesos industriales.
Se necesita fuertemente tener sistemas para el reciclaje de cantidades limitadas de matrices orgánicas, indicativamente inferiores a 10 quintales por día (por ejemplo, subproductos agroalimentarios de empresas productoras, así como también pequeñas empresas agrícolas y de cría animal, gran distribución organizada (GDO), hotel, restaurante y catering (Ho.Re.Ca.) y asentamientos residenciales, adecuados para el suministro de usuarios continuos (por ejemplo, 20 kW durante 24h, o incluso hasta tamaños de 1 kW, por ejemplo, con solo 50 kg por día). Al mismo tiempo existe una necesidad general de suministro de energía, mejor si es mediante el reciclaje simultáneo de materiales orgánicos, aguas residuales, cortes húmedos y de césped que surgen de la vida urbana. Los costos y las molestias son relevantes en el manejo de estos reciclajes, debido a los tratamientos específicos a los cuales deben someterse (a lo largo de todos los pasajes relacionados), con una contención deficiente de los impactos ambientales y especialmente los olores. El impacto ambiental generalmente no se evalúa correctamente, ya que tanto el CO2 como el CH4 son inodoros (evoluciones naturales del material orgánico, ya a temperatura ambiente), pero de gran contribución al efecto antrópico de invernadero (especialmente el CH4, que se produce en doble cantidad que el CO2 y 25 veces más incisivo que el CO2). El estado actual de la técnica incluye digestores anaeróbicos normalmente dirigidos a producciones mayores, con costos muy altos y generalmente ineficaces para dimensiones pequeñas para las cuales se piensa como solicitudes potenciales de esta invención. Por otra parte, los digestores actualmente presentes en el mercado, no ofrecen soluciones efectivas para el manejo del digestato y de otros subproductos.
Otras soluciones tales como la recolección diferenciada y los tratamientos locales parciales, son costosas e ineficaces en muchos aspectos. Ni siquiera son soluciones detectadas que apuntan a estrategias de "soluciones distribuidas y generalizadas", para resolver los problemas lo más cerca posible de la fuente y respetando el principio general de acuerdo con el cual "el contaminador paga". Estos problemas afectan a muchas empresas de alimentos y en los sectores agrícolas y de cría animal, que se encuentran cerca de la vida urbana. El documento WO 2014075192 A1 ha descrito un sistema y un método para producir biogás mediante la descomposición de materia orgánica, en donde las diferentes etapas del proceso se llevan a cabo en un reactor que tiene paredes de separación que definen una trayectoria sinuosa.
Esta invención tiene como objetivo dar la mejor solución a todos estos problemas. En particular no es posible, mediante un solo dispositivo, producir múltiples componentes directamente utilizables, en particular con pequeños volúmenes de matrices orgánicas, debido a la masa crítica y a los costos actuales de las tecnologías.
El propósito de esta invención es proponer un método y un dispositivo para la implementación de dicho método, respectivamente conforme a las reivindicaciones 1 a 5, para descomponer una matriz orgánica y extraer selectivamente metano, dióxido de carbono, sales de NPK (sales de nitrógeno, fósforo y potasio) de diversos valores y agua clarificada.
El método se caracteriza porque incluye las siguientes etapas:
• implementar una fase hidrolítica, que se constituye mediante la acción de fisión por medio del agua, mediante hidratación;
• implementar una fase de acidogénesis que se genera por medio de bacterias específicas;
• implementar una fase de acetogénesis que se genera por medio de bacterias específicas;
• implementar una fase de metanogénesis por medio de bacterias específicas, con una fisión gravimétrica simultánea de fase principalmente oleica, más ligera y una fase predominantemente proteica, más pesada;
• separar de manera gravimétrica soluciones de dichas sales NPK de diferentes valores
• tomar agua clarificada.
El dispositivo se caracteriza porque comprende un depósito que se divide en diversas zonas, en cada una de las cuales ocurren reacciones biológicas, de acuerdo con el método descrito, dichas zonas se comunican todas y se identifican mediante deflectores de separación adecuados, en particular:
• un primer deflector que se extiende desde un primer extremo del depósito hasta un segundo extremo de dicho depósito, dividiéndolo en dos partes;
• un segundo deflector, de altura igual a dicho primer deflector que divide una de dichas partes en una primera zona y una segunda zona que se extienden desde dicho primer extremo del depósito hasta que alcanzan la vecindad de dicho segundo extremo del depósito, de modo que dichas dos zonas se comunican a través de una abertura, de desarrollo sustancialmente vertical, entre el extremo de dicho segundo deflector y el segundo extremo del depósito;
• una pluralidad de deflectores dispuestos de manera transversal a dicho primer deflector y dentro de una tercera zona, delimitados mediante dicho primer deflector, dicha tercera zona se coloca en comunicación con dicha segunda zona a través de un tubo de transferencia, que se coloca aproximadamente a la mitad de la altura de dicho primer deflector;
• dos bloques, que se colocan en la parte superior de dicho depósito y se proporcionan mediante medios de toma, cada uno de dichos bloques que comprende una pluralidad de tubos verticales y se ajusta para llevar a cabo una separación gravimétrica de los gases que se generan durante el tratamiento de dicha mezcla;
dichos deflectores y dicho tubo de transferencia, identifican una trayectoria atravesada por la mezcla líquida a tratar, que se dirige hacia el comienzo de dicha primera zona donde se coloca un conducto de entrada de la mezcla líquida a tratar y sale de diversos puntos de dicha tercera zona.
Otras características, tales como por ejemplo la posibilidad de mejorar la sustracción de sulfuros de hidrógeno, mediante difusores homogéneos sumergidos, recurriendo a la fotosíntesis en ausencia de oxígeno, serán el objeto de las reivindicaciones dependientes.
El uso de un dispositivo de acuerdo con esta invención permite, por ejemplo, recibir matrices de diferentes concentraciones y optimizarlas mediante agua interna, directamente o proporcionándolas a un tratamiento preliminar, lo que limita el consumo general del recurso primario de agua.
La invención encuentra aplicación en la purificación de cuerpos de agua y en la producción de sustancias orgánicas (fracción proteica y fracción oleica) y sales de NPK, dichos materiales encuentran uso en la producción de: biocombustibles;
mezclas fertilizantes para diversos sectores industriales (agrícolas y de cría animal, químicos, etc.); hidrógeno, como presente en solución en la fase líquida;
materias primas para cultivos de verduras (terrestres o marítimas);
dióxido de carbono para industrias agronómicas, industrias metalúrgicas, servicios contra incendios, agroalimentarios y conservación.
La invención se describirá ahora con propósitos ilustrativos y no limitativos, de acuerdo con una modalidad preferida y con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:
• la Figura 1 es una vista en perspectiva de un dispositivo de acuerdo con la invención;
• la Figura 2 muestra, en dos vistas ortogonales, el dispositivo de acuerdo con la invención.
Con referencia a las Figuras 1 y 2, con (A) se indica un dispositivo de acuerdo con la invención, que se ajusta para descomponer y separar los componentes de una matriz orgánica. Dicho dispositivo (A) incluye un depósito (1) dividido en zonas (V1), (V2) y (V3), en cada una de las cuales ocurren reacciones biológicas, dichas zonas que se comunican todas y se identifican mediante deflectores de separación adecuados. En particular:
• un primer deflector (2) que se extiende desde un primer extremo (1a) del depósito (1) hasta un segundo extremo (1b) de dicho depósito (1), subdividiéndolo en dos partes;
• un segundo deflector (3), que tiene una altura igual a dicho primer deflector (2), que divide una de dichas partes en una primera zona (V1) y una segunda zona (V2), que se extienden desde dicho primer extremo (1a) del depósito (1) hasta que alcanzan la vecindad de dicho segundo extremo (1b) del depósito (1), de modo que dichas dos zonas (V1) y (V2) se comunican a través de una abertura, con un desarrollo sustancialmente vertical, entre el extremo de dicho segundo deflector (3) y el segundo extremo (1b) del depósito (1);
• una pluralidad de deflectores (4), (5), que tienen una altura preferentemente igual a la mitad de dicho primer y segundo deflector (2), (3), que se disponen de manera transversal a dicho primer deflector (2) y dentro de una tercera zona (V3), que se delimita mediante dicho primer deflector (2), dicha tercera zona (V3) se coloca en comunicación con dicha segunda zona (V2) por medio de un tubo de transferencia (6), que se posiciona aproximadamente a la mitad de la altura del primer deflector (2), en el cual dicho tubo de transferencia (6) incluye un tubo cerrado en los extremos y en el cual se han realizado una pluralidad de agujeros (6a) que se alinean a lo largo de una generatriz y en dirección hacia el interior del depósito (1).
De acuerdo con una modalidad preferida, dicho primer deflector (2) divide el depósito (1) en dos partes sustancialmente iguales, mientras que dicho segundo deflector (3) divide dicha primera parte, en dichas zonas (V1) y (V2) en las cuales el volumen de la segunda zona (V2) es sustancialmente el doble del volumen de la primera zona (V1).
Dichos deflectores (2) y (3) y dicho tubo de transferencia (6) identifican una trayectoria atravesada por la mezcla líquida a tratar, que se dirige hacia el comienzo de la primera zona (V1), en la cual se coloca un tubo de entrada (7) de la mezcla líquida a tratar y sale en diversos puntos de la tercera zona (V3).
En el fondo de la tercera zona (V3) se posiciona un tubo de salida (8), que incluye un tubo para tomar agua clarificada a la mitad de la altura de dicho primer deflector (2).
Dicho primer tubo de entrada (7) incluye un tubo cerrado en los extremos, con un desvío en forma de Y, que se proporciona con una pluralidad de agujeros (7a), que se alinean a lo largo de una generatriz y en dirección hacia la esquina del depósito (1), con el fin de favorecer la mezcla y evitar zonas muertas (o no operativas). Además, a lo largo de dicha trayectoria, se posicionan algunas bombas sumergidas (P1,P2,P3,P4,P5,P6), cuya función se especificará más adelante.
El depósito (1), en la zona (V1) y (V2) se calienta a una temperatura adecuada para favorecer los procesos biológicos (se comprende típicamente entre 30 y 60 °C). Con el fin de mantener una ligera excitación a través de movimientos convectivos, el depósito (1 ) se aísla térmicamente en el exterior y se calienta mediante medios de calentamiento (no mostrados) que se posicionan en la parte inferior del depósito.
En la parte superior del depósito (1) se posicionan dos bloques (B) y (C), cada uno de los cuales incluye una pluralidad de tuberías verticales. El bloque superior (B), de mayor desarrollo en altura, se hace preferentemente de material plástico (PE, PVC o similar) y el bloque inferior (C), hecho de metal, se separa mediante un espacio (9). El bloque inferior (C) se enfría por medio de una bobina (no mostrada) atravesada por un fluido de transferencia de calor adecuado para disminuir ligeramente la temperatura de dicho bloque inferior (C).
Dichos bloques (B) y (C) se insertan para obtener también un espacio inferior (10) y un espacio superior (11). En los extremos de dichos espacios (10) y (11) se posicionan dos tubos (12) y (13) respectivamente, en las antípodas y a lo largo de la mayor dimensión del depósito (1), en el cual se hacen una pluralidad de agujeros (12a) y (13a) respectivamente, alineados a lo largo de una generatriz de dichos tubos.
Para operar el dispositivo descrito (A) utiliza un estado dinámico hidráulico de los vasos comunicantes, para reducir el desperdicio de energía mecánica para los movimientos de avance necesarios de la mezcla de fluidos.
El flujo de la mezcla líquida a tratar, que se indica mediante la flecha (I), se dirige hacia la primera zona (V1) del depósito (1), dicha mezcla que se extiende de manera homogénea a través de los agujeros (7a) hechos en el primer tubo de entrada (7). La mezcla atraviesa a través de las diversas áreas en las cuales se divide el depósito (1), en las cuales ocurren diversas reacciones químico-biológicas; en particular:
• en la primera zona (V1) se implementa la fase hidrolítica, que se constituye mediante la acción de fisión del agua, mediante hidratación, posiblemente también en condiciones térmicas altas;
• en el tramo terminal de la primera zona (V1) se implementa la fase de acidogénesis mediante bacterias específicas;
• en la zona que se comprende entre la primera zona (V1) y la segunda zona (V2), se lleva a cabo una fase de acetogénesis mediante bacterias específicas;
• en la segunda área (V2) se implementa una fase de metanogénesis mediante bacterias específicas (en esta zona debido a la sección más grande, la velocidad de flujo será menor con el fin de tener un mayor tiempo de permanencia que favorezca la producción masiva de CH4 y la separación gravimétrica de una fase principalmente oleica, más ligera y una fase predominantemente proteica, más pesada);
• en la porción final de la segunda zona (V2) se toma una cantidad dada de mezcla líquida a través de dichas bombas sumergidas (P1) y (P2) y se recicla hacia al comienzo de la zona (V1), en particular la bomba (P1), que se coloca en la parte superior, recicla dicha mezcla principalmente oleica, más ligera, mientras que la bomba (P2), que se coloca en la parte inferior, recicla dicha mezcla predominantemente proteica, más pesada;
• en el tránsito desde la segunda zona (V2) a la tercera zona (V3), a través del tubo (6 ), que se coloca a media altura de la fase líquida, se obtiene un flujo horizontal laminar;
• en la tercera zona (V3), que sigue a la generación de dicho flujo horizontal laminar, ocurre una acción gravimétrica generalizada y diferente en los diversos componentes presentes en la mezcla, lo que obtiene su deposición en los diferentes sectores que se proporcionan por medio de los deflectores transversales (4) y (5), de los cuales serán tomadas mediante dichas bombas sumergidas (P3), (P4) y (P5), dichas tomas se constituyen de sales NPK de diferentes valores;
• en la porción terminal de la tercera zona (V3), después de la deposición de las sales de NPK, la masa líquida se compone casi exclusivamente de agua, que se toma de dicho tubo de salida (8 ), y se lleva a cabo aproximadamente a la mitad de la altura de la masa líquida, en la cual el nivel de pureza es mayor;
• en la porción terminal de la tercera región (V3), en la parte superior y en la proximidad de la superficie estática de la fase líquida, se toma el líquido que todavía contiene trazas oleicas, que se recicla al comienzo de la primera zona (V1), dicha toma que se obtiene mediante dicha bomba sumergida (P6 ) y en una cantidad adecuada para los procesos de dilución que se implementan al comienzo de la zona V1, para acondicionar correctamente la matriz orgánica.
Los gases desarrollados durante el tratamiento (CH4 y CO2) se acumulan en el espacio (10) por encima de la masa líquida y, a partir de aquí, se separan gravimétricamente: el CO2, más pesado, tiende a permanecer en la parte inferior, de la cual se extraerá a través de los agujeros (12a) del tubo (12), mientras que el metano, más ligero, se elevará hasta el espacio superior (11), desde el cual se extraerá a través de los agujeros (13a) del tubo (13).
Dentro de los gases desarrollados mediante la reacción también se encuentra presente el vapor el cual, al pasar a través de los canales verticales del bloque inferior (C), se condensa y retorna en forma líquida en la masa de fluido debajo, dicha condensación se obtiene mediante la disminución de la temperatura de dichos canales verticales del bloque inferior (C) que se obtiene mediante dicha bobina, ya que la disminución de la temperatura permite alcanzar la condición de saturación (punto de rocío).
De acuerdo con una modalidad preferida, en el tramo terminal de la primera zona (V1) y en la zona entre la primera zona (V1) y la segunda zona (V2), en el cual se llevan a cabo las siguientes etapas las fases de acidogénesis y acetogénesis, un sistema de iluminación homogénea y difusa puede encontrar lugar, con el fin de evitar la formación de H2S mediante una fotosíntesis en ausencia de oxígeno.
Claims (15)
- REIVINDICACIONESi. Método para descomponer una matriz orgánica y extraer selectivamente metano, dióxido de carbono, sales de NPK (sal de nitrógeno, fósforo y potasio) de diversos valores y agua clarificada, que se caracteriza porque incluye las siguientes etapas:• implementar una fase hidrolítica, que se constituye mediante la acción de fisión por medio del agua, mediante hidratación;• implementar una fase de acidogénesis que se genera por medio de bacterias específicas;• implementar una fase de acetogénesis que se genera por medio de bacterias específicas;• implementar una fase de metanogénesis por medio de bacterias específicas, con una fisión gravimétrica simultánea de una fase principalmente oleica, más ligera y una fase predominantemente proteica, más pesada;• separar de manera gravimétrica soluciones de dichas sales NPK de diferentes valores• tomar agua clarificada.
- 2. Método para descomponer una matriz orgánica, de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza por el hecho de proporcionar la toma de una mezcla principalmente oleica y de una mezcla principalmente proteica al final de dicha fase de metanogénesis y reciclar dichas mezclas que se toman en la fase inicial del tratamiento de dicha matriz orgánica.
- 3. Método para descomponer una matriz orgánica de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza por el hecho de proporcionar un avance laminar horizontal ajustado para facilitar dicha separación gravimétrica de dichas sales de NPK.
- 4. Método para descomponer una matriz orgánica de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza por el hecho de proporcionar para una toma de líquido que todavía contiene trazas oleicas, en la fase terminal de dicho tratamiento, dicho líquido tomado se recicla al comienzo de dicho tratamiento.
- 5. Dispositivo (A) ajustado para descomponer una matriz orgánica y extraer selectivamente metano, dióxido de carbono, sales de NPK (sales de nitrógeno, fósforo y potasio) de diversos valores y agua clarificada, que se caracteriza porque incluye un depósito (1) dividido en zonas (V1), (V2) y (V3), en cada una de las cuales ocurren reacciones biológicas, dichas zonas se comunican y se localizan mediante deflectores de separación adecuados. En particular:• un primer deflector (2) que se extiende desde un primer extremo (1a) del depósito (1) hasta un segundo extremo (1b) de dicho depósito (1), subdividiéndolo en dos partes;un segundo deflector (3), que tiene una altura igual a dicho primer deflector (2), que divide una de dichas partes en una primera zona (V1) y en una segunda zona (V2), que se extienden desde dicho primer extremo (1a) del depósito (1) hasta que alcanzan la vecindad de dicho segundo extremo (1b) del depósito (1), de modo que dichas dos zonas (V1) y (V2) se comunican a través de una abertura, de un desarrollo sustancialmente vertical, entre el extremo de dicho segundo deflector (3) y el segundo extremo (1b) del depósito (1);• una pluralidad de deflectores (4), (5), que se disponen de manera transversal a dicho primer deflector (2) y dentro de una tercera zona (V3), que se delimita mediante dicho primer deflector (2), dicha tercera zona (V3) se coloca en comunicación con dicha segunda zona (V2) por medio de un tubo de transferencia (6), que se posiciona aproximadamente a la mitad de la altura del primer deflector (2), en el cual dicho tubo de transferencia (6) se posiciona aproximadamente a la mitad de la altura del primer deflector de ayuda (2);• dos bloques (B) y (C), que se posicionan en la parte superior de dicho depósito (1) y se proporcionan con medios de recogida (12, 12a, 13, 13a), cada uno de dichos bloques (B) y (C) que incluyen una pluralidad de tubos verticales y se adaptan para llevar a cabo una separación gravimétrica de los gases que se generan durante el tratamiento de dicha mezcla;dichos deflectores (2) y (3) y dichos tubos de transferencia (6) que definen una trayectoria atravesada por la mezcla líquida a tratar, la cual entra al comienzo de dicha primera zona (V1), donde se coloca un conducto de entrada (7) de la mezcla líquida a tratar y sale de diversos puntos de dicha tercera zona (V3).
- 6. Dispositivo (A) para descomponer una matriz orgánica de acuerdo con la reivindicación 5, que se caracteriza porque dicho primer deflector (2) divide el depósito (1) en dos partes sustancialmente iguales.
- 7. Dispositivo (A) para descomponer una matriz orgánica de acuerdo con la reivindicación 5, que se caracteriza porque dicho segundo deflector (3) divide dicha primera parte, en dichas áreas (V1) y (V2) en las cuales el volumen de la segunda zona (V2) es sustancialmente el doble del volumen de la primera zona (V1).
- 8. Dispositivo (A) para descomponer una matriz orgánica de acuerdo con la reivindicación 5, que se caracteriza porque dicho tubo de transferencia (6) incluye un tubo cerrado en los extremos y en el cual se han hecho una pluralidad de agujeros (6a) alineados a lo largo de una generatriz y en dirección hacia el interior de dicho depósito (1).
- 9. Dispositivo (A) para descomponer una matriz orgánica, de acuerdo con la reivindicación 5, que se caracteriza porque dichos deflectores (4), (5), se disponen de manera transversal a dicho primer deflector (2) y dentro de dicha tercera zona (V3), son de una altura sustancialmente igual a la mitad de dicho primer y segundo deflector (2), (3).
- 10. Dispositivo (A) para descomponer una matriz orgánica, de acuerdo con la reivindicación 5, que se caracteriza porque dicho primer tubo de entrada (7) incluye un tubo cerrado en los extremos, con un desvío en forma de Y, que se proporciona con una pluralidad de agujeros (7a) que se alinean a lo largo de una generatriz y en dirección hacia la esquina del depósito (1), con el fin de favorecer la mezcla y evitar zonas muertas o no operativas.
- 11. Dispositivo (A) para descomponer una matriz orgánica, de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 5 a 10, que se caracteriza porque proporciona medios de calentamiento que se posicionan en la parte inferior de dicho depósito (1), en correspondencia con dichas zonas (V1) y (V2), dicho depósito (1) se aísla térmicamente y se calienta a una temperatura adecuada para mantener los procesos biológicos (se comprende típicamente entre 30 y 60 °C), con el propósito de soportar una ligera excitación a través de movimientos convectivos.
- 12. Dispositivo (A) para descomponer una matriz orgánica, de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 5 a 11, que se caracteriza porque dicho bloque inferior (C) se hace de material metálico, se proporcionan medios adecuados para enfriar dicho bloque inferior (C), para causar la condensación del vapor de agua que pasa a través de los canales verticales de dicho bloque inferior (C), dicho vapor de agua se desarrolla a partir de la masa fluida que se contiene en dicho depósito (1).
- 13. Dispositivo (A) para descomponer una matriz orgánica, de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 5 a 12, que se caracteriza porque dichos medios de toma (12, 12a, 13, 13a) incluyen tubos (12) y (13), en cada de los cuales se hacen una pluralidad de agujeros, (12a) y (13a) respectivamente, que se alinean a lo largo de una generatriz de dichos tubos (12) y (13), dichos bloques (B) y (C) se posicionan de tal manera para obtener un espacio intermedio (9), un espacio inferior (10) y un espacio superior (11) y dichos conductos (12) y (13) se posicionan en dichos espacios inferior (10) y superior (11).
- 14. Dispositivo (A) para descomponer una matriz orgánica, de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 5 a 13, que se caracteriza por el hecho de que:• en dicha primera zona (V1) del depósito (1) se implementa una fase hidrolítica, que se constituye mediante la acción de fisión por medio del agua, mediante hidratación, posiblemente también en condiciones térmicas altas;• en el tramo terminal de la primera zona (V1) se implementa la fase de acidogénesis por medio de bacterias específicas;• en una zona que se comprende entre dicha primera zona (V1) y dicha segunda zona (V2), se lleva a cabo una fase de acetogénesis, que se genera por medio de bacterias específicas;• en dicha segunda zona (V2) se implementa una fase de metanogénesis por medio de bacterias específicas, con una fisión gravimétrica contemporánea de una fase principalmente oleica, más ligera y una fase predominantemente proteica, más pesada;• en el tramo terminal de la segunda zona (V2) se toma una cantidad dada de mezcla líquida a través de dichas bombas sumergidas (P1) y (P2) y se recicla hacia al comienzo de la zona (V1), en particular la bomba (P1), que se coloca en la parte superior, recicla dicha mezcla principalmente oleica, más ligera, mientras que la bomba (P2), que se coloca en la parte inferior, recicla dicha mezcla predominantemente proteica, más pesada;• en el tránsito desde la segunda zona (V2) a la tercera zona (V3), a través del tubo (6), que se coloca a media altura de la fase líquida, se obtiene un flujo horizontal laminar;• en dicha tercera zona (V3), que sigue a la generación de dicho flujo horizontal laminar, ocurre una acción gravimétrica generalizada y difundida, en los diversos componentes presentes en la mezcla, lo que obtiene su deposición en los diferentes sectores que se proporcionan por medio de los deflectores transversales (4) y (5), de los cuales se tomarán por medios de dichas bombas sumergidas (P3), (P4) y (P5), dicha toma que se constituye de sales NPK de diferentes valores;• en el tramo terminal de la tercera zona (V3), después de la deposición de las sales de NPK, la masa líquida se compone casi exclusivamente de agua, que se toma de dicho tubo de salida (8), dicha toma se lleva a cabo aproximadamente a la mitad de la altura de la masa líquida, en la cual el nivel de pureza es mayor;• en dicho tramo terminal de dicha tercera región (V3), en la parte superior y en la proximidad de la superficie estática de la fase líquida, se toma el líquido que todavía contiene trazas oleicas, que se recicla al comienzo de la primera zona (V1), dicha toma que se obtiene por medio de dicha bomba sumergida (P6) y en una cantidad adecuada para los procesos de dilución que se implementan al comienzo de la zona (V1), para acondicionar correctamente la matriz orgánica.
- 15. Dispositivo (A) para descomponer una matriz orgánica, de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 5 a 14, que se caracteriza por el hecho de que en el tramo terminal de dicha primera zona (V1) y en la zona que se incluye entre dicha primera zona (V1 ) y dicha segunda zona (V2), en la cual se implementan dichas fases de acidogénesis y acetogénesis se coloca un sistema de iluminación homogénea y difusa, con el fin de combatir la formación de H2S mediante fotosíntesis en ausencia de oxígeno.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ITMI20142125 | 2014-12-12 | ||
| PCT/IT2015/000306 WO2016092582A1 (en) | 2014-12-12 | 2015-12-14 | Method for anaerobic digestion and device for implementing said method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2743308T3 true ES2743308T3 (es) | 2020-02-18 |
Family
ID=53490053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES15839147T Active ES2743308T3 (es) | 2014-12-12 | 2015-12-14 | Método para la digestión anaeróbica y dispositivo para implementar dicho método |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP3230434B1 (es) |
| ES (1) | ES2743308T3 (es) |
| PL (1) | PL3230434T3 (es) |
| WO (1) | WO2016092582A1 (es) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4429043A (en) * | 1982-01-05 | 1984-01-31 | Biorganic Energy Inc. | Anaerobic digestion of organic waste for biogas production |
| KR100936540B1 (ko) * | 2009-02-16 | 2010-01-13 | 이상범 | 바이오가스 생산용 아파트형 혐기소화장치 |
| DE102009012418A1 (de) * | 2009-03-10 | 2010-09-16 | Oag Objekt- Und Anlagenplanungsgesellschaft Mbh | Fermenter für eine Biogasanlage |
| US20160369219A1 (en) * | 2012-11-16 | 2016-12-22 | Gea Farm Technologies Canada Inc. | System and method for producing biogas |
-
2015
- 2015-12-14 PL PL15839147T patent/PL3230434T3/pl unknown
- 2015-12-14 WO PCT/IT2015/000306 patent/WO2016092582A1/en not_active Ceased
- 2015-12-14 EP EP15839147.4A patent/EP3230434B1/en active Active
- 2015-12-14 ES ES15839147T patent/ES2743308T3/es active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2016092582A1 (en) | 2016-06-16 |
| PL3230434T3 (pl) | 2019-11-29 |
| EP3230434A1 (en) | 2017-10-18 |
| EP3230434B1 (en) | 2019-05-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20100068801A1 (en) | Closed photobioreactor system for continued daily in situ production of ethanol from genetically enhanced photosynthetic organisms with means for separation and removal of ethanol | |
| MX2011004487A (es) | Metodo de captura de carbono. | |
| CA2655461A1 (en) | Method and apparatus for co2 sequestration | |
| CN103404424A (zh) | 一种无土栽培槽及其应用 | |
| WO2008040828A1 (es) | Fotobiorreactor vertical sumergible para la obtención de biocombustibles | |
| KR20140133628A (ko) | 친환경 고밀도 양식 및 양액 재배 시스템 | |
| KR101278146B1 (ko) | 발전소 온배수를 이용한 해조류 및 미세조류 대량 배양시스템 | |
| WO2014076726A4 (en) | Global synergy plants for depuration, biomass production and thermoelectric cogeneration (gspdptc) | |
| KR101438680B1 (ko) | 폐열, 지열 및 해수를 이용한 수온 조절이 가능한 내륙 양식 시스템 | |
| ES2900732T3 (es) | Sistema para metabolizar materias orgánicas y procedimiento para metabolizar materias orgánicas | |
| CN108124814A (zh) | 用于养殖的双重水槽及设置于其的空气提升装置 | |
| US11268057B2 (en) | Apparatus and method for treatment of wet organic matter to produce biogas | |
| CN204022623U (zh) | 一种分散式生活污水一体化处理装置 | |
| CN203976591U (zh) | 生活污水处理装置 | |
| Farooqi et al. | Green technologies for saline water treatment | |
| EP3230434B1 (en) | Method for anaerobic digestion and device for implementing said method | |
| MX2011001902A (es) | Metodo y aparato para cultivar organismos. | |
| WO2017190187A1 (en) | Water distillation system | |
| CN104496018A (zh) | 一种用于生物质处理的微隧道厌氧生物反应器 | |
| AU2018101243A4 (en) | Water distillation system | |
| Alcócer et al. | Use of biodigesters, cisterns and desalinators: social technologies as sustainable alternatives of coexistence with the Semiarid | |
| KR20140091198A (ko) | 블록형 미세조류 배양조 | |
| JP2001334295A (ja) | 有機物含有液の醗酵方法および醗酵装置 | |
| Lee et al. | Micro-bubble generating properties on gas/liquid flow rate ratio with the sludge flotation/thickening apparatus | |
| CN104014260A (zh) | 一种气体溶解装置及其部件 |