Wysokie zużycie energii na mieszanie
Mieszadła mechaniczne zużywają energię, zużywają się i wymagają konserwacji. Przy substratach o wysokiej lepkości osiągają również granice wydajności.
Rozwiązanie techniczne dla fermentacji mokrej
Fermentor beztlenowy zachowujący kultury i mieszany hydraulicznie
Fermentor łączy hydrauliczną cyrkulację bez stale pracujących mieszadeł mechanicznych z ukierunkowanym zachowaniem kultur mikroorganizmów dostosowanych do substratu. Wspiera stabilną fermentację beztlenową włóknistych i bogatych w azot pozostałości biogenicznych.
Problem wyjściowy
Konwencjonalne fermentory mieszane ograniczają efektywność biologiczną i energetyczną
Utrata dostosowanych kultur mikroorganizmów
Intensywne pełne mieszanie utrudnia przestrzenne tworzenie wyspecjalizowanych kultur dla łatwo i trudno rozkładalnych składników substratu.
Warstwy pływające i osady
Składniki włókniste i mineralne mogą tworzyć kożuchy lub osady, zmniejszać pojemność użytkową i powodować przerwy w pracy.
Wahania produkcji gazu
Okresowe silne impulsy mieszania mogą powodować nierównomierny przepływ gazu i dodatkowo obciążać instalacje uzdatniania gazu.
Zasada działania
Dwie połączone strefy fermentacji z naturalnym obiegiem hydraulicznym
Fermentor zewnętrzny i wewnętrzny
Koncentrycznie umieszczony fermentor wewnętrzny i pierścieniowy fermentor zewnętrzny są połączone przy dnie zbiornika przez dysze przepływowe.
Wypór gazu jako energia mieszania
Pęcherzyki gazu powstające w substracie pokonują obciążenie hydrostatyczne i powodują ciągłe przemieszczanie lepkiego medium bez stale pracujących mieszadeł mechanicznych.
Oddzielne środowiska mikrobiologiczne
W fermentorze zewnętrznym szybko rosnące kultury rozkładają głównie łatwo dostępne tłuszcze, białka i węglowodany. W fermentorze wewnętrznym mogą utrzymywać się wolno rosnące kultury rozkładające trudne składniki lignocelulozowe.
Kontrolowane prowadzenie gazu
Kanały przelewowe prowadzą gaz z fermentora zewnętrznego do wewnętrznego. Gaz wspomaga mieszanie przed przelewem, a następnie jest kontrolowanie odprowadzany do uzdatniania.
Fluidyzacja według potrzeb
Tylko w razie potrzeby uruchamiane jest wyrównanie ciśnienia gazu, aby wytworzyć silny impuls hydrauliczny do rozluźniania i usuwania osadów. Dodatkowe elementy fluidyzujące mogą rozbijać kożuchy.
Zintegrowane bezpieczeństwo i regulacja temperatury
Hydrauliczne i pneumatyczne urządzenia zabezpieczające chronią przed niedopuszczalnym nadciśnieniem i podciśnieniem. Powierzchnie wymiany ciepła zintegrowane ze ścianą zewnętrzną umożliwiają regulację warunków mezofilowych lub termofilowych.
Cechy konstrukcyjne
Solidna konstrukcja dla dużych pojemności fermentora
Koncentryczna geometria zbiornika
Fermentor wewnętrzny i zewnętrzny tworzą dwie hydraulicznie połączone strefy o różnych funkcjach biologicznych.
Ciśnieniowe dachy stalowe
Sferyczne, gazoszczelne dachy o zmniejszonej średnicy ograniczają obciążone powierzchnie, siły kotwiące i koszty budowy.
Zarządzanie osadami i kożuchem
Dysze przepływowe, króćce spustowe, tuleje zanurzeniowe i elementy fluidyzujące umożliwiają działania korygujące podczas pracy instalacji.
Elastyczne wykorzystanie gazu
Zawór regulacji ciśnienia gazu umożliwia dostosowanie do odsiarczania, magazynowania, wykorzystania w silnikach lub dalszego uzdatniania do biometanu.
Płaskie dna o rzucie pierścieniowym
Konstrukcja zbiorników fermentacyjnych z płaskimi dnami o rzucie pierścieniowym stanowi decydujący warunek skutecznego płukania den zbiorników, a tym samym zapobiegania powstawaniu osadów, których nie można już fluidyzować. Z biegiem czasu takie osady nieuchronnie wymagałyby otwarcia i oczyszczenia zbiorników. Zastosowane rozwiązanie ma na celu uniknięcie przerw w eksploatacji przez cały techniczny okres użytkowania zbiorników fermentacyjnych.
Korzyści dla klienta
Wyższa wydajność biologiczna przy mniejszym nakładzie mechanicznym
Niższe zużycie energii własnej
Ciągły obieg jest wywoływany głównie przez powstający gaz. Można w dużej mierze zrezygnować z stale pracujących mieszadeł dużej mocy.
Zachowanie wyspecjalizowanych kultur
Różne mikroorganizmy mogą dostosować się do jakości substratu w poszczególnych strefach fermentora i być trwale utrzymywane.
Wysoka zawartość suchej masy
Biosuspensje i hydrolizaty o zawartości około 15–20% suchej masy umożliwiają wysokie obciążenie organiczne i długi czas obróbki.
Mniejsze zużycie i przestoje
Ograniczenie mechanicznego mieszania oraz możliwość usuwania materiału pływającego i osadów mogą zmniejszyć konserwację, naprawy i nieplanowane przestoje.
Bardziej równomierny przepływ gazu surowego
Rezygnacja z regularnego wyrównywania dużych objętości ciśnienia sprzyja równomiernej produkcji gazu i odciąża dalsze uzdatnianie.
Szeroki zakres substratów
Rozwiązanie jest szczególnie odpowiednie dla niejednorodnych, włóknistych i bogatych w azot pozostałości, takich jak substraty słomiaste, poferment i wywar etanolowy.
Podstawa techniczna
Przedstawione rozwiązanie techniczne opiera się na niemieckim zgłoszeniu patentowym DE 10 2020 004 136 A1. Konkretne wymiary, dobór materiałów, poziom ciśnienia, systemy bezpieczeństwa i integracja z instalacją muszą być zaprojektowane oraz ocenione odpowiednio do projektu, lokalizacji i substratu.
Techniczna ocena projektu