PL230308B1

PL230308B1 - Algal thermally variable reactor

Info

Publication number: PL230308B1
Application number: PL410655A
Authority: PL
Inventors: Mirosław KRZEMIENIEWSKI; Mirosław Krzemieniewski; Marcin ZIELIŃSKI; Marcin Zieliński; Marcin DĘBOWSKI; Marcin Dębowski; Karolina Krzemieniewska
Original assignee: Univ Warminsko Mazurski W Olsztynie; Uniwersytet Warminsko Mazurski W Olsztynie
Priority date: 2014-12-19
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2018-10-31
Also published as: PL410655A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest reaktor zmienno-termiczny glonowy, który stosuje się jako zewnętrzny element konstrukcyjny w reaktorach otwartych jak i zamkniętych w celu zwiększenia akumulacji związków tłuszczowych w biomasie glonowej. Ma zastosowanie zarówno w nowobudowanych reaktorach do hodowli glonów jak i w już istniejących pracujących reaktorach.The subject of the invention is an algal thermal variable reactor, which is used as an external structural element in open and closed reactors in order to increase the accumulation of fatty compounds in the algal biomass. It is used both in newly built reactors for algae cultivation and in already existing working reactors.

Znanymi i powszechnie stosowanymi urządzeniami do hodowli glonów są zarówno reaktory otwarte jak i zamknięte. Reaktory otwarte w celu uzyskania jak najkorzystniejszych warunków hodowlanych konstruuje się w postaci zbiorników - torów wyścigowych, w których panuje ruch okrężny wody z biomasą glonową. Warunki w takim reaktorze w całej jego objętości są jednakowe, a biomasa glonowa jest w stanie zawieszenia w czasie ruchu cieczy, którą zapewniają obracające się rotory. Natomiast w reaktorach zamkniętych biomasa glonowa razem z cieczą znajduje się w różnego rodzaju z tworzywa sztucznego rurach, w kanalikach uformowanych przez dwie połączone ze sobą plastykowe płyty. Ruch cieczy z biomasą w rurach lub kanalikach odbywa się poprzez wymuszanie systemami pompowymi. W celu zwiększenia efektu przyrastania biomasy glonowej w tych reaktorach wewnątrz reaktorów montuje się dodatkowe źródło światła oraz urządzenia ultradźwiękowe. W reaktorach otwartych i zamkniętych aby uzyskać w biomasie glonowej dużą zawartość związków tłuszczowych hoduje się odpowiednie gatunki glonów, stosuje się specjalne pożywki związków biogennych, steruje się zawartością CO₂ oraz natężeniem dostarczanego światła.Both open and closed reactors are known and commonly used devices for growing algae. In order to obtain the most favorable breeding conditions, open reactors are constructed in the form of tanks - racing tracks with a circular motion of water with algal biomass. The conditions in such a reactor are the same throughout its volume, and the algal biomass is in suspension during the movement of the liquid, which is ensured by rotating rotors. On the other hand, in closed reactors, algal biomass together with the liquid is contained in various types of plastic pipes, in channels formed by two interconnected plastic plates. Movement of liquid with biomass in pipes or channels is carried out by forcing pump systems. In order to increase the effect of the growth of algal biomass in these reactors, an additional light source and ultrasonic devices are installed inside the reactors. In open and closed reactors, in order to obtain a high content of fatty compounds in the algae biomass, appropriate species of algae are grown, special nutrients for nutrients are used, the content of CO ₂ and the intensity of light supplied are controlled.

Według wynalazku reaktor zmienno-termiczny glonowy stanowi zbiornik, w którym umieszczony jest pierwszy zbiornik mieszania połączony z jednej strony z magazynem pożywkowym poprzez dozownik pożywkowy, a z drugiej strony z kanałem obniżania temperatury, w którym zamontowany jest wymiennik. Kanał obniżania temperatury połączony jest poprzez pompę z wymiennikiem ciepła oraz z komorą stabilizacji, w której zamontowane jest mieszadło i naświetlanie. Komora stabilizacji połączona jest z komorą rozdziału, drugim zbiornikiem mieszania i kanałem podwyższania temperatury. Do zbiornika mieszania podłączony jest magazyn CO₂ z dozownikiem CO₂. Z komory rozdziału wyprowadzony jest przewód odpływowy do stacji zagęszczania biomasy.According to the invention, the algal thermal variable reactor is a tank in which a first mixing tank is placed, connected on the one hand to the nutrient warehouse via a nutrient feeder, and on the other hand to a temperature reduction channel in which the exchanger is mounted. The temperature lowering channel is connected via a pump with a heat exchanger and with a stabilization chamber in which a stirrer and irradiation are installed. The stabilization chamber is connected to a separation chamber, a second mixing tank, and a temperature rise channel. _{A CO 2} storage with a CO ₂ dosing device is connected to the mixing tank. From the separation chamber there is an outflow conduit leading to the biomass thickening station.

Reaktor zmienno-termiczny glonowy według wynalazku przyczynia się do wzrostu ilości związków tłuszczowych w biomasie glonowej. W tych samych warunkach temperaturowych, natężenia światła, ilości pożywki i CO₂ , dla tego samego gatunku glonów uzyskuje się wzrost ilości związków tłuszczowych o ponad 20%. Jednocześnie glony są mniej podatne na choroby, posiadają większe rozmiary o około 30%, co ułatwia ich późniejsze cedzenie w celu zagęszczenia.The algal thermal variable reactor according to the invention contributes to an increase in the amount of fatty compounds in the algal biomass. Under the same temperature conditions, light intensity, amount of nutrient solution and CO ₂ , for the same species of algae an increase in the amount of fatty compounds by over 20% is obtained. At the same time, algae are less susceptible to disease, their size is about 30% larger, which makes it easier to strain them later for thickening.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładzie wykonania na rysunku w schemacie ogólnym.The subject matter of the invention is illustrated in the drawing in the general diagram.

Reaktor zmienno-termiczny glonowy stanowi zbiornik 1, w którym umieszczony jest pierwszy zbiornik 2 mieszania połączony z jednej strony z magazynem 3 pożywkowym poprzez dozownik 4 pożywkowy, a z drugiej strony z kanałem 5 obniżania temperatury, w którym zamontowany jest wymiennik 6. Kanał 5 obniżania temperatury połączony jest poprzez pompę 7 z wymiennikiem ciepła 8 oraz z komorą 9 stabilizacji, w której zamontowane jest mieszadło 10 i naświetlanie 11. Komora 9 stabilizacji połączona jest z komorą 12 rozdziału, drugim zbiornikiem 13 mieszania i kanałem 14 podwyższania temperatury. Do zbiornika 13 mieszania podłączony jest magazyn 15 CO₂ z dozownikiem 16 CO₂. Z komory 12 rozdziału wyprowadzony jest przewód odpływowy 17 do stacji zagęszczania biomasy.The algae thermal variable reactor is a reservoir 1 in which a first mixing tank 2 is placed, connected on the one hand to a nutrient store 3 through a nutrient dispenser 4, and on the other hand to a temperature lowering channel 5, in which an exchanger 6 is mounted. it is connected via a pump 7 to a heat exchanger 8 and to a stabilization chamber 9, in which a stirrer 10 and irradiation 11 are mounted. The stabilization chamber 9 is connected to a separation chamber 12, a second mixing tank 13 and a temperature increase channel 14. _{A 15 CO 2} warehouse with a 16 CO ₂ dispenser is connected to the mixing tank 13. Outflow conduit 17 leads from the separation chamber 12 to the biomass compacting station.

Działanie reaktora jest następujące:The operation of the reactor is as follows:

Biomasa glonów wyhodowana w reaktorze glonowym 18 poprzez system pompowy 19 zagęszczana jest na filtrze do cedzenia 20, po którym odciek odpływa przewodem 21 ponownie do reaktora glonowego 18, a zagęszczoną biomasę kieruje się przewodem 22 do zbiornika 1 reaktora zmienno-termicznego glonowego, w którym wzbogaca się ją przy pomocy dozownika 4 w substancje pożywki hodowlanej zmagazynowanej w zbiorniku 3 i kieruje się do kanału 5 obniżania temperatury, przy czym wielkość przepływu odpowiada w ciągu doby od 2 do 30 krotności wymiany objętości reaktora glonowego 18. W kanale 5 obniżania temperatury ciepło zawarte w biomasie i cieczy odbierane jest przez wymiennik ciepła 6 i poprzez pompę ciepła 7 przekazywane jest do wymiennika ciepła 8. W czasie obniżania temperatury, który wynosi od 0,5 godziny do 2,0 godzin rozpoczyna się proces skumulowania substancji tłuszczowych wewnątrz glonów. Dalszy proces gromadzenia coraz większych substancji tłuszczowych przez okres od 1 godziny do 4,0 godzin odbywa się w komorze 9 stabilizacji, a biomasę i ciecz utrzymują w stanie zawieszenia obracające się mieszadła 10. Część biomasy ze zwiększonąThe algae biomass grown in the algae reactor 18 through the pumping system 19 is concentrated on a strainer 20, after which the effluent flows through the line 21 back to the algae reactor 18, and the concentrated biomass is directed through the line 22 to the tank 1 of the algal variable-thermal reactor, where it enriches it is transferred to the temperature reduction channel 5 by means of a feeder 4 for the culture medium substances stored in the tank 3, the flow rate corresponding to 2 to 30 times the volume change of the algal reactor 18 in the temperature reduction channel 5 during the day. In the temperature reduction channel 5, the heat contained in The biomass and liquid is collected by the heat exchanger 6 and, via the heat pump 7, transferred to the heat exchanger 8. During the temperature decrease, which is 0.5 to 2.0 hours, the process of accumulation of fatty substances inside the algae begins. The further process of accumulating larger and larger fatty substances for a period from 1 hour to 4.0 hours takes place in the stabilization chamber 9, and the biomass and the liquid are kept in suspension by the rotating agitators 10. Part of the biomass with increased

PL 230 308 Β1 ilością związków tłuszczowych odpowiadająca dobowemu przyrostowi biomasy z komory 12 rozdziału kierowana jest przewodem 17 odpływowym do stacji zagęszczania biomasy w celu pozyskania oleju. Natomiast pozostała ilość biomasy i cieczy dopływa do drugiego zbiornika mieszania 13, do którego dozownikiem 16 CO2 wprowadzany jest dwutlenek węgla z magazynu 15 CO2. W czasie przepływu przez kanał 14 podwyższania temperatury, który jest równy lub mniejszy od czasu przepływu przez komorę 2 obniżania temperatury dostarczane jest ciepło z wymiennika ciepła 8 i następnie biomasa i ciecz odpływają z reaktora zmienno-termicznego 1 i wpływają do reaktora glonów 18.PL 230 308 Β1 amount of fatty compounds corresponding to the daily increase in biomass from the separation chamber 12 is directed through the outflow conduit 17 to the biomass thickening station in order to obtain oil. On the other hand, the remaining amount of biomass and liquid flows to the second mixing tank 13, into which carbon dioxide from the CO2 storage 15 is introduced by means of CO2 feeder 16. As it flows through the temperature-increasing channel 14, which is equal to or less than the flow time through the temperature-reduction chamber 2, heat is supplied from the heat exchanger 8, and then the biomass and liquid leave the thermal variation reactor 1 and enter the algae reactor 18.

Claims

Patent claim

1.Algal thermal variable reactor, characterized in that it is a tank (1) in which a first mixing tank (2) is placed, connected on the one hand to a nutrient storage (3) via a nutrient dispenser (4), and on the other hand to a channel (5) for lowering the temperature in which the exchanger (6) is mounted, the channel (5) for lowering the temperature is connected via the pump (7) with the heat exchanger (8) and with the stabilization chamber (9) in which the stirrer (10) is mounted ) and exposure (11). and the stabilization chamber (9) is connected to the separation chamber (12), the second mixing tank (13) and the temperature increasing channel (14), while a CO2 storage (15) with a CO2 dispenser (16) is connected to the mixing tank (13), from the separation chamber (12) there is an outflow conduit (17) leading to the biomass thickening station.