PL224455B1 - Urządzenie do wytwarzania biogazu z odchodów zwierząt chowanych na ściółce - Google Patents

Abstract

Urządzenie do wytwarzania biogazu z odchodów zwierząt chowanych na ściółce, mające fermentacyjną komorę wyposażoną w intensyfikujące i podtrzymujące proces fermentacji zespoły, którymi są: mieszadło, nagrzewnica, dozownik energetycznej masy roślinnej i pojemniki z granulatem keramzytu, charakteryzuje się tym, że ma pierwszą wypłukująco-fermentacyjną komorę (10), składającą się z mającego postać prostopadłościanu zewnętrznego pojemnika (8), w którym usytuowany jest w postaci ściętego ostrosłupa wewnętrzny pojemnik (1), z którego po wstępnej fermentacji wsadu ciecz odprowadzana jest rurowym przewodem do międzykomorowego zbiornika (4), z którego przepompowywana jest rurowym przewodem do intensywnie fermentującej i wytwarzającej biogaz drugiej fermentacyjnej komory (12), z której pofermentacyjna ciepła ciecz, zawierająca metanowe bakterie, poprzez przelewowy syfon (18) doprowadzana jest izolacyjnym rurociągiem (24) do zraszacza (5), zainstalowanego w pierwszej wypłukująco-fermentacyjnej komorze (10), natomiast nadmiar pofermentacyjnej cieczy izolacyjnym rurociągiem (23) doprowadzany jest do zraszaczowego zbiornika (7).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do wytwarzania biogazu z odchodów zwierząt chowanych na ściółce, przeznaczone zwłaszcza dla średnich ferm.

Znane urządzenia do wytwarzania biogazu ze stałych odpadów rolniczych, stosowane w średnich fermach hodowlanych, posiadają fermentacyjną komorę zasilaną gnojowicą bezpośrednio z budynku inwentarskiego lub pośrednio ze składowego zbiornika oraz posiadają oddzielny zbiornik przeznaczony do magazynowania wytworzonego gazu. Mieszanie gnojowicy w komorze fermentacyjnej odbywa się za pomocą pompy przemieszczającej gnojowicę z dolnej części komory do górnej części komory lub za pomocą wytworzonego wcześniej biogazu. Zawartość komory jest okresowo mieszana mechanicznie za pomocą śmigłowego mieszadła. Ponadto w komorze fermentacyjnej jest umieszczona nagrzewnica utrzymująca właściwą temperaturę fermentowania gnojowicy. W celu intensyfikacji i podtrzymania fermentacji mogą być stosowane dodatki w postaci energetycznej masy roślinnej jak kiszonka z kukurydzy lub granulki keramzytu. Takie urządzenia są znane są z publikacji „Biogazownie rolnicze - projekty IBMER” wydanej przez Instytut Budownictwa Mechanizacji i Elektryfikacji Rolnictwa, Warszawa, 1990 r. s. 7-9, a także z publikacji w czasopiśmie „Przegląd Techniki Rolniczej i Leśnej”, nr 1/92 PL s. 26-27. Z opisu polskiego patentu nr 166913 jest znane urządzenie do wytwarzania biogazu ze stałych odpadów rolniczych, zwłaszcza obornika. Urządzenie posiada izolowaną pokrywę zamocowaną uchylnie do fundamentu za pomocą elementu zawiasowego, wewnątrz której znajduje się otwarta komora fermentacyjna, przy czym krawędzie pokrywy są przedłużone uszczelniającymi płytkami zanurzonymi w cieczy wypełniającej uszczelniający zbiornik wykonany w izolowanym fundamencie.

Istotę wynalazku stanowi konstrukcja urządzenia do wytwarzania biogazu z odchodów zwierząt chowanych na ściółce, wyposażonego w komorę fermentacyjną mającą śmigłowe mieszadło oraz wymiennik ciepła połączoną z ślimakowym dozownikiem oraz perforowanymi rurowymi pojemnikami. Urządzenie posiada wypłukująco-fermentacyjną komorę, zawierającą zewnętrzny pojemnik w postaci prostopadłościanu, w którym jest usytuowany wewnętrzny pojemnik w postaci ściętego ostrosłupa, połączony przewodem z międzykomorowym zbiornikiem, zaopatrzony w pompę, której rurowy przewód tłoczny jest połączony z fermentacyjną komorą, której górna część jest połączona za pomocą syfonu z recyrkulującym zbiornikiem zaopatrzonym w pompę doprowadzającą ciecz izolowanym rurociągiem do zraszacza zainstalowanego w górnej części wypłukująco-fermentacyjnej komory, przy czym na izolowanym rurociągu znajduje się trójdrożny zawór odprowadzający nadmiar cieczy do zr aszaczowego zbiornika. Wewnętrzny pojemnik wypłukująco-fermentacyjnej komory ma jednolite ścianki boczne oraz jest otwarty na górze i na dole oraz jest usytuowany na ruszcie, pod którym jest zamocowany odciekowy kanał. W fermentacyjnej komorze jest zainstalowany spiralnie rurowy cieplny wymiennik połączony ze słonecznym kolektorem. Do zraszaczowego zbiornika jest doprowadzony rurowy dopływ ze zbiornika gnojówki znajdującego się przy budynku inwentarskim rurowy dopływ. Urządzenie według wynalazku umożliwia sprawne wytwarzanie biogazu z odchodów zwierząt dzięki wypłukiwaniu masy organicznej ze stałych odpadów zgromadzonych na ruszcie i uzyskiwanie odciekowej frakcji płynnej w wypłukująco-fermentacyjnej komorze, w której jest prowadzona wstępna fermentacja i wytwarzanie biogazu, a następnie ma miejsce intensyfikacja fermentacji i wytwarzanie biogazu z odciekowej frakcji płynnej w fermentacyjnej komorze, do której frakcja płynna jest dostarczana z wypłukująco-fermentacyjnej komory, przy czym bakterie metanowe zawarte w ciepłej pofermentacyjnej cieczy podawane z fermentacyjnej komory przez zraszacz do wewnętrznego pojemnika wypłuk ująco-fermentacyjnej komory przyspieszają fermentację masy zawartej w tym pojemniku wspomnianej komory.

Przedmiot wynalazku został pokazany w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia schemat urządzenia w przekroju wzdłużnym.

Urządzenie składa się z wewnętrznego pojemnika 1, wykonanego w postaci ściętego ostrosłupa z jednolitymi ściankami, otwartego na górze i na dole. Wewnętrzny pojemnik 1 jest osadzony na rus zcie 2, pod którym jest zamocowany odciekowy kanał 3, z którego odciek jest odprowadzany do międzykomorowego zbiornika 4. W górnej części wewnętrznego pojemnika 1 jest zamocowany zraszacz 5, do którego ciecz pompą 6 jest podawana ze zraszaczowego zbiornika 7. Wewnętrzny pojemnik 1 jest przykryty zewnętrznym pojemnikiem 8 w postaci prostopadłościanu, który jest osadzony w cieczowym pierścieniu 9, tworząc hermetyczną wypłukująco-fermentacyjną komorę 10. W między komorowym zbiorniku 4 jest zainstalowana pompa 11, która podaje odciek z masy organicznej rurowym

PL 224 455 B1 przewodem do fermentacyjnej komory 12 utworzonej przez płaszcz 13 hermetycznie osadzony na fundamentowej ławie 14. W pokrywie płaszcza 13 fermentacyjnej komory 12 jest zainstalowane m echaniczne śmigłowe mieszadło 15. Do wspomnianej fermentacyjnej komory 12 przez otwór w płas zczu 13 jest wprowadzony wylot ślimakowego dozownika 16 podającego energetyczną masę roślinną, korzystnie kiszonkę z kukurydzy. Pod ślimakowym dozownikiem 16 przez otwory w płaszczu 13 są wprowadzone do fermentacyjnej komory 12 perforowane rurowe pojemniki 17 wypełnione granulkami keramzytu. W górnej części płaszcza 13 jest zainstalowany przelewowy syfon 18 odprowadzający pofermentacyjną ciecz do recyrkulującego zbiornika 19. Dno fermentacyjnej komory 12 ma odpływ ze spustowym zaworem 20 służący do okresowego oczyszczania wspomnianej komory 12. Do ogrzewania fermentacyjnej komory 12 służy słoneczny kolektor 21 połączony z rurowym cieplnym wymiennikiem 22 zamocowanym spiralnie do wewnętrznych pionowych ścianek płaszcza 13. W recyrkulującym zbiorniku 19 jest zainstalowana pompa 23, która izolowanym rurociągiem 24 podaje pofermentacyjną ciepłą ciecz, zawierającą metanowe bakterie, do zraszacza 5 zainstalowanego w górnej części wypłukująco-fermentacyjnej komory 10, a nadmiar cieczy jest doprowadzany przez odpowiednio ustawiony trójdrożny zawór 30 do zraszaczowego zbiornika 7, z którego za pomocą pompy 6 może być ponownie podawany do zraszacza 5 lub w miarę potrzeby rurociągiem 31 bezpośrednio do fermentacyjnej komory 12. Zraszaczowy zbiornik 7 ma również rurowy dopływ 25 przeznaczony do podawania gnojówki ze zbiornika znajdującego się przy budynku inwentarskim i wykorzystywanej zwłaszcza podczas rozruchu urządzenia. W górnej części zewnętrznego pojemnika 8 wypłukującofermentacyjnej komory 10 jest zainstalowany rurociąg 26 wyprowadzający biogaz ze wspomnianej komory 10, a w górnej części płaszcza 13 fermentacyjnej komory 12 jest zainstalowany rurociąg 27 wyprowadzający biogaz ze wspomnianej komory 12. Do wewnętrznego pojemnika 1 wypłukującofermentacyjnej komory 10 są przytwierdzone uchwyty 28, a do zewnętrznego pojemnika 8 wypłukująco-fermentacyjnej komory 10 są przytwierdzone uchwyty 29. Wszystkie ścianki komór 10 i 12 oraz zbiorników 7, 4 i 19 są izolowane termicznie.

Działanie urządzenia jest następujące.

Po zdjęciu za pomocą uchwytów 29 zewnętrznego pojemnika 8 wewnętrzny pojemnik 1 jest napełniany od góry wsadem, korzystnie w postaci ściółkowych odchodów zwierząt. Po napełnieniu, na pojemnik 1 jest nakładany zewnętrzny pojemnik 8, którego spodnia część jest osadzona w cieczowym pierścieniu 9 znajdującym się w dolnej części zewnętrznego pojemnika 8, co powoduje hermetyczne uszczelnienie wypłukująco-fermentacyjnej komory 10. W celu rozpoczęcia procesu fermentacji gnojówka jest podawana pompą 6 ze zraszaczowego zbiornika 7 do zraszacza 5, przy czym gnojówka jest dostarczana do wspomnianego zbiornika 7 rurowym dopływem 25 ze zbiornika usytuowanego przy budynku inwentarskim. W wyniku działania gnojówki wypływającej ze zraszacza 5 na wsad zgromadzony w wewnętrznym pojemniku 1 następuje wypłukiwanie masy organicznej, która grawitacyjnie przepływa na ruszt 2 i dalej do kanału 3, a następnie do międzykomorowego zbiornika 4. Jednocześnie następuje niezbyt intensywna fermentacja i wydzielanie biogazu w wypłukująco-fermentacyjnej komorze 10, który jest wyprowadzany rurociągiem 26 na zewnętrz do zbiornika magazynującego niepokazanego na rysunku. Z międzykomorowego zbiornika 4 odciek jest podawany rurociągiem przy pomocy pompy 11 do fermentacyjnej komory 12. Warunki termiczne we wspomnianej komorze 12 zapewnia rurowy cieplny wymiennik 22 otrzymujący ciepło ze słonecznego kolektora 21. Zamocowane w fermentacyjnej komorze 12 mechaniczne śmigłowe mieszadło 15 jest włączane okresowo w celu ujednorodniania fermentacyjnej masy w zakresie równomierności gęstości i temperatury, W celu intensyfikacji i trwałości warunków fermentacji do fermentacyjnej komory 12 jest podawana ślimakowym dozownikiem 16 energetyczna masa, korzystnie w postaci kiszonki z kukurydzy, Stosunek wagowy energetycznej masy do masy w postaci głównie odchodów zwierząt stanowiących wsad do wewnętrznego pojemnika 1 wypłukująco-fermentacyjnej komory 10 wynosi 1:10. Dodatkowo proces fermentacyjny w fermentacyjnej komorze 12 jest uaktywniany granulatem keramzytowym umieszczonym w perforowanych rurowych pojemnikach 17. Biogaz uzyskany w wyniku intensywnej fermentacji wsadu w fermentacyjnej komorze 12 jest odprowadzany rurociągiem 27 do magazynowego zbiornika niepokazanego na rysunku. Pofermentacyjna ciecz jest doprowadzana syfonem 18 do recyrkulującego zbiornika 19, przy czym wspomniana ciecz jest ciepła i zawiera bakterie metanowe. Następnie ciecz jest doprowadzana izolowanym rurociągiem 24 przez trójdrożny zawór 30 bezpośrednio do zraszacza 5 wypłukująco-fermentacyjnej komory 10 lub jest gromadzona w zraszaczowym zbiorniku 7, z którego pompą 6 może być podawana do zraszacza 5 lub w miarę potrzeby, wykorzystując zawór trójdrożny 30, może być podawana rurociągiem 31 bezpośrednio do fermentacyjnej komory 12 pomijając proces

PL 224 455 B1 wypłukiwania masy organicznej w wypłukująco-fermentacyjnej komorze 10. Po zakończeniu procesu odsączania i fermentacji wsadu znajdującego się w wewnętrznym pojemniku 1 wypłukującofermentacyjnej komory 10 zewnętrzny pojemnik 8 jest unoszony za pomocą uchwytów 29, a następnie jest podnoszony za pomocą uchwytów 28 wewnętrzny pojemnik 1, przy czym z rusztu 2 jest usuwany zużyty wsad. Z kolei wewnętrzny pojemnik 1 po ustawieniu na ruszcie 2 jest napełniany nowym ws adem przeznaczonym do fermentacji. Proces ten jest powtarzany cyklicznie.

Claims (5)

1. Urządzenie do wytwarzania biogazu z odchodów zwierząt chowanych na ściółce, wyposażone w komorę fermentacyjną mającą śmigłowe mieszadło oraz wymiennik ciepła połączoną z ślimakowym dozownikiem oraz perforowanymi rurowymi pojemnikami, znamienne tym, że posiada wypłukująco-fermentacyjną komorę (10), zawierającą zewnętrzny pojemnik (8) w postaci prostopadłościanu, w którym jest usytuowany wewnętrzny pojemnik (1) w postaci ściętego ostrosłupa, połączony przewodem z międzykomorowym zbiornikiem (4), zaopatrzony w pompę (11), której rurowy przewód tłoczny jest połączony z fermentacyjną komorą (12), której górna część jest połączona za pomocą syfonu (18) z recyrkulującym zbiornikiem (19) zaopatrzonym w pompę (23) doprowadzającą ciecz izolowanym rurociągiem (24) do zraszacza (5) zainstalowanego w górnej części wypłukująco-fermentacyjnej komory (10), przy czym na izolowanym rurociągu (24) znajduje się trójdrożny zawór (30) odprowadzający nadmiar cieczy do zraszaczowego zbiornika (7).

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wewnętrzny pojemnik (1) wypłukującofermentacyjnej komory (10) ma jednolite ścianki boczne oraz jest otwarty na górze i na dole.

3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wewnętrzny pojemnik (1) wypłukującofermentacyjnej komory (10) jest usytuowany na ruszcie (2), pod którym jest zamocowany odciekowy kanał (3).

4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że w fermentacyjnej komorze (12) jest zainstalowany spiralnie rurowy cieplny wymiennik (22) połączony ze słonecznym kolektorem (21).

5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że do zraszaczowego zbiornika (7) jest doprowadzony ze zbiornika gnojówki znajdującego się przy budynku inwentarskim rurowy dopływ (25).