PL73381Y1 - Bioreaktor do oczyszczania gazów spalinowych - Google Patents

Abstract

Bioreaktor do oczyszczania gazów spalinowych w kształcie zbiornika podzielonego na sekcje z wypełnieniami, do których doprowadzone jest światło słoneczne oraz z diod LED a zbiornik wyposażony jest we wlot i wylot gazów, a także w zbiornik z pożywką i pompę charakteryzuje się tym, że, wypełnienie (3) ma postać pionowych elastycznych taśm geosyntetycznych zawieszonych w odstępach nie większych niż 25 mm o maksymalnych wymiarach pojedynczej taśmy geosyntetycznej, wysokość 25,0 m, szerokość 3,0 m, grubość 10 mm. Nad wypełnieniami (3) umieszczone są zraszacze (4) ruchome kierownice (5) na linach (6), a na dwóch przeciwległych bokach obudowy (1) zamontowane są urządzenia do naświetlania (7) w postaci odblaskowych płyt z diodami LED i światłowodami wprowadzającymi światło słoneczne. W podłodze obudowy (1) bioreaktora znajdują się kanały (10), które połączone są ze zbiornikiem (11) z pożywką i z pompą (12).

Description

Opis wzoru Przedmiotem wzoru uzytkowego jest bioreaktor do oczyszczania gazów spalinowych pochodza- cych z róznych sektorów przemyslu np. z przemyslu rolno-spozywczego, stalowego, a takze z obiektów produkujacych energie elektryczna oparta na systemach spalania paliw plynnych i gazowych. Do globalnego ocieplenia i niekorzystnych zjawisk pogodowych w znaczacym stopniu przyczynia sie antropogeniczna emisja ditlenku wegla. Nadwyzka CO2, która nie ulega zbilansowaniu, gromadzi sie w atmosferze, powodujac wzrost temperatury powietrza. Z tego powodu wiele krajów przyjelo w swo- ich planach gospodarczych wieloletnie programy, w których zaklada sie znaczace obnizenie emisji CO2 do atmosfery. Aby temu sprostac poszukuje sie nowych technik do usuwania CO2 ze spalin i gazów odlotowych pochodzacych z róznych sektorów przemyslu. Takim alternatywnym rozwiazaniem, niepo- legajacym na mechanizmie fizycznego magazynowania lecz na procesie przeksztalcania CO2 w jedna z form biomasy jest biologiczna sekwestracja przez mikroglony w fotobioreaktorach. Sprawnosc biose- kwestracji zalezy od typu fotobioreaktora, od stosowanych pozywek, temperatury procesu oraz zródla i dlugosci fali swiatla. Stosuje sie róznego rodzaju fotobioreaktory, najczesciej z biomasa zawieszona w wodzie i sa to obiekty o róznej skali wielkosci od skali laboratoryjnej do ogromnych obiektów w skali technicznej jak na przyklad kilkudziesieciu hektarowe stawy z glonami. Natomiast mniejsze kubatury maja urzadzenia z wypelnieniem, których powierzchnie pokrywaja glony lub sinice. Przykladem na wykorzystanie glonów do obnizenia zawartosci CO2 w atmosferze sa amerykan- skie oczyszczalnie scieków algaewheel opisane np. w US 2009/0230040 A1. Caly proces polega na symbiozie pomiedzy glonami i bakteriami zawartymi w sciekach. Dzieki niej mozliwe jest zintensyfi- kowanie procesu oczyszczania scieków. Kolo zanurzone do polowy w strumieniu scieków obraca sie za pomoca sprezonego powietrza, przez co doprowadza do scieków wiecej dwutlenku wegla. Odpo- wiada on za przyspieszenie wzrostu glonów przytwierdzonych do wypelnienia. Istotna jest takze energia sloneczna. Promienie sloneczne padajace na zbiornik z wypelnieniem i znajdujacymi sie na jego po- wierzchni glonami i sinicami przyczyniaja sie do powstania procesu fotosyntezy. Trójwymiarowy ksztalt kola zwieksza powierzchnie kontaktowa. Innym rozwiazaniem, które uzyskalo patent nr 229874 zarówno w Polsce jak i w innych krajach, jest nr: Fotobioreaktor do biosekwestracji CO2 unieruchomiona biomasa glonów lub sinic. Obudowa urzadzenia fotobioreaktora ma ksztalt zbiornika wiezowego, podzielonego przegrodami na segmenty, w liczbie od kilkudziesieciu do kilkuset segmentów. Przegrodami dzielacymi sa plaskodenne plyty, na których przytwierdzona jest biomasa glonów lub sinic w postaci warstwy od 1 mm do 5 mm. Do kazdej pólki doprowadzane jest swiatlo. Obecnie preferowane jest swiatlo LED z barwa czerwona i nie- bieska. Pod najnizszym rusztem perforowanym, w obudowie urzadzenia fotobioreaktora, znajduje sie wlot przewodu gazu zawierajacego CO2. Gaz przeplywa od dolu do ostatniej pólki i nastepnie uchodzi na ze- wnatrz przewodem umieszczonym w zadaszeniu zbiornika. W zadaszeniu zbiornika znajduje sie równiez przewód dozujacy – tloczacy wode z pozywka dla glonów. Woda splywa grawitacyjnie przez wszystkie pólki, a czesc niewykorzystanej pozywki jest ponownie zawracana do przewodu dozujacego. Biomasa glonów, która namnozyla sie na pólkach reaktora, czesciowo splywa z woda z pozywka. Obok reaktora zamontowany jest separator i zbiornik magazynujacy nadmiar powstajacej biomasy glonowej. W publikacjach naukowych prezentowane sa reaktory z wypelnieniem, do którego przytwierdzone sa glony. W czasopismie Frontiers in Plant Science wrzesien 2017 vol. 8, w publikacji naukowej „ Biofilm attached cultivation of Chlorella pyrenoidosa is a developed system for swine wastewater treatment and lipid production" autorzy P.Cheng, Y.Wang. T.Liu, D.Liu przedstawili schemat stanowiska badawczego, który posluzyl do przeprowadzenia badan technologicznych. Powolali sie oni na wczesniejsze opisy reaktorów z przytwierdzona do wypelnienia biomasa glonów, Liu at all. 2013 Bioresour. Technol., Cheng at all 2014 Bioresour. Technol. W szklanej komorze, nachylonej w stosunku do plaszczyzny poziomej, znajduje sie z plaska szklanej plyta, a na niej polozona jest bibula filtracyjna. Na wyzej polozona krawedz szklanej plyty do- zowana jest pozywka dla glonów. Jednoczesnie cala powierzchnia jest oswietlona lampami fluorescen- cyjnymi oraz wprowadzany jest gaz zawierajacy CO2. Glony zaszczepione na powierzchni wilgotnej bibuly filtracyjnej przytwierdzaly sie do jej powierzchni i w czasie trwania eksperymentu zwiekszaly swoja objetosc. Bioreaktor do oczyszczania gazów spalinowych w ksztalcie zbiornika podzielonego na sekcje z wy- pelnieniami, do których doprowadzone jest swiatlo sloneczne oraz z diod LED a zbiornik wyposazony jest we wlot i wylot gazów, a takze w zbiornik z pozywka i pompe ma wedlug wzoru uzytkowego wypelnienie3 w postaci pionowych elastycznych tasm geosyntetycznych zawieszonych w odstepach nie wiekszych niz 25 mm o maksymalnych wymiarach pojedynczej tasmy geosyntetycznej, wysokosc 25,0 m, szero- kosc 3,0 m, grubosc 10 mm. Nad wypelnieniami umieszczone sa zraszacze, ruchome kierownice na li- nach, a na dwóch przeciwleglych bokach obudowy zamontowane sa urzadzenia do naswietlania w postaci odblaskowych plyt z diodami LED i swiatlowodami wprowadzajacymi swiatlo sloneczne. W podlodze obu- dowy bioreaktora znajduja sie kanaly, które polaczone sa ze zbiornikiem z pozywka i z pompa. W urzadzeniu do oczyszczania gazów spalinowych, ze wzgledu na wysokosc konstrukcji osiaga- jacej maksymalnie 25 m, moze znajdowac sie bardzo duza ilosc glonów lub sinic przypadajaca na jed- nostke powierzchni reaktora, które jednoczesnie maja dobre warunki do rozwoju na calej powierzchni wypelnienia. Spowodowane to jest okresowym dostarczaniem pozywki, co zwieksza penetracje CO2 i energii swietlnej w glebsze warstwy glonów lub sinic. Zastosowany material jako wypelnienie urzadze- nia zapewnia glonom i sinicom rosnacym w glebszych warstwach biomasy doplyw pozywki od strony wypelnienia. W takich warunkach efektywnosc biosekwestracji CO2 zwieksza sie. W badaniach w skali laboratoryjnej wykazano, ze w reaktorze z wypelnieniem o powierzchni 0,3 m 2 ilosc zatrzymanego CO2 wyniosla 15,0 g CO2/d. Wykazano, ze do reaktora mozna dostarczac gaz zawierajacy 100% CO2. Jezeli powierzchnie wypelnienia pokrywaly glony slonolubne, to jeszcze wieksze ilosci CO2 zatrzymano w re- aktorze o tej samej powierzchni wypelnienia 0,3 m 2 i ta wartosc wyniosla 20,0 g CO 2 /d. Przedmiot wzoru uzytkowego przedstawiony jest na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia urzadzenie w przekroju podluznym, a fig. 2 – w przekroju poprzecznym. Bioreaktor do oczyszczania scieków ma obudowe 1 w ksztalcie prostopadloscianu, który we- wnatrz podzielony jest na sekcje przegrodami 2. W kazdej sekcji znajduje sie wypelnienie 3 w postaci zawieszonych pionowo elastycznych tasm geosyntetycznych w odstepach nie wiekszych niz 25 mm, do których przytwierdzone sa glony lub sinice. Pojedynczej zawieszonej tasmy wymiary nie przekra- czaja nastepujacych wartosci: Maksymalna wysokosc wynosi od 15 m do 25 m, szerokosc do 3,0 m, a grubosc maksymalna do 10 mm. Nad wypelnieniem 3, pod zadaszeniem obudowy 1 umieszczone sa zraszacze 4 i ruchome kierownice 5, zawieszone na linach 6. Na dwóch przeciwleglych bokach obu- dowy 1 zamontowane sa urzadzenia do naswietlania 7 w postaci odblaskowych plyt z diodami LED i swiatlowodami wprowadzajacymi swiatlo sloneczne. W obudowie 1 urzadzenia nad górna krawedzia wypelnienia 3 znajduje sie wlot 8 gazów spalinowych, a po przeciwleglej stronie równiez nad górna krawedzia wypelnienia 3 znajduje sie wylot 9 gazów oczyszczonych. Natomiast w podlodze obudowy 1 urzadzenia znajduja sie kanaly 10, które polaczone sa ze zbiornikiem 11 z pozywka i z pompa 12 ze- spolona ze zintegrowanym urzadzeniem do usuwania nadmiernej biomasy glonowej. Dzialanie Gazy spalinowe doplywaja wlotem 8 do wnetrza obudowy 1. Kierunek przeplywu gazów wymu- szony jest przez przegrody 2. Gazy spalinowe przeplywaja w wolnych przestrzeniach wypelnienia 3 i w ten sposób kontaktuja sie z biomasa glonów lub sinic, która dwustronnie pokrywa cala powierzchnie zawieszonych tasm geosyntetycznych. W czasie kontaktu, CO2 wnika do warstwy glonów lub sinic. Nie- zbedna dla ich rozwoju energie swietlna w postaci swiatla slonecznego lub swiatla wytwarzanego przez diody LED dostarczaja urzadzenia do naswietlania 7. Dostarczone swiatlo wypelnia wolna przestrzen wypelnienia 3 i to powoduje, ze swiatlo wnika bezposrednio do warstwy biomasy glonów lub sinic przy- twierdzonych do wypelnienia 3. Proces naswietlana odbywa sie w sposób ciagly, natomiast pozywka w postaci cieczy dostarczana jest glonom lub sinicom okresowo. Do pierwszej sekcji pozywka wprowa- dzana jest z wieksza czestotliwoscia, do ostatniej z mniejsza czestotliwoscia w stosunku do pozostalych sekcji. W okresie dozowania pozywki jest ona dostarczana pompa 12, która pompuje do zraszaczy 4. Nastepnie strumien pozywki splywa na kierownice 5, które powoduja, ze pozywka nie trafia w wolne przestrzenie wypelnienia 3, tylko w calosci opada na górne krawedzie zawieszonych tasm i grawitacyj- nie splywa w dól po calej powierzchni biomasy glonów lub sinic. Czesc pozywki splywajac po powierzchni wypelnienia 3 wnika w biomase glonów lub sinic, jednoczesnie powoduje wyplukanie produktów metabo- lizmu. Wyplukuje takze przyrastajaca biomase, która równiez okresowo usuwana jest mechanicznie. W tym celu okresowo kierownice 5 opuszczane sa linami 6 w dól obudowy 1 i ponownie wracaja do górnej krawedzi tasm. Usunieta nadmierna biomasa razem z pozywka odplywa kanalami 10 do zbiornika 11 z pozywka. W czasie pracy pompy 12 zintegrowane z nia urzadzenie oddziela biomase od pozywki i wy- prowadza poza reaktor do dalszego zagospodarowania. Jednoczesnie zbiornik 11 uzupelniany jest nowa porcja pozywki. Pozbawione zanieczyszczen gazy spalinowe wyplywaja z obudowy 1 wylotem 9. PL PL PL PL PL PL PL PL

Claims (1)

Zastrzezenie ochronne

1. Bioreaktor do oczyszczania gazów spalinowych w ksztalcie zbiornika podzielonego na sekcje z wypelnieniami, do których doprowadzone jest swiatlo sloneczne oraz z diod LED a zbiornik wyposazony jest we wlot i wylot gazów, a takze w zbiornik z pozywka i pompe znamienny tym, ze wypelnienie (3) ma postac pionowych elastycznych tasm geosyntetycznych zawieszo- nych w odstepach nie wiekszych niz 25 mm o maksymalnych wymiarach pojedynczej tasmy geosyntetycznej, wysokosc 25,0 m, szerokosc 3,0 m, grubosc 10 mm, a nad wypelnieniami (3) umieszczone sa zraszacze (4), ruchome kierownice (5) na linach (6), a na dwóch przeciwle- glych bokach obudowy (1) zamontowane sa urzadzenia do naswietlania (7) w postaci odbla- skowych plyt z diodami LED i swiatlowodami wprowadzajacymi swiatlo sloneczne, natomiast w podlodze obudowy (1) bioreaktora znajduja sie kanaly (10), które polaczone sa ze zbiorni- kiem (11) z pozywka i z pompa (12).