194124. lajstromszámú szabadalom • Berendezés szervesanyag tartalmú folyadék rothasztására és biogáz előállítására
1 194.124 A találmány szervesanyag tartalmú folyadék rothasztására és biogáz, előállítására szolgáló berendezésre vonatkozik, amely elsősorban szennyvíztisztítási feladatok megoldására, folyékony, vagy folyékonnyá tehető nagy szervesanyag tartalmú hulladékok anaerob lebontására alkalmazható. Szervesanyag tartalmú hulladékok lebontására többféle berendezés - rothasztó - ismeretes; valamennyinek a működése mikrobiológiai folyamatok alkalmazásán alapszik. A szennyvíztisztítás területén alkalmazott rothasztókban a szennyvízkezelés során képződött iszapokat (nyers- és fölösiszap), más létesítményekben az egyéb szerves hulladékokat (pl. hígtrágya) kezelik. Ismeretesek olyan megoldások is, amelyek szerint a rothasztás során keletkező metántartalmú biogázt a rothasztási folyamat hőigényének a fedezésére, elektromos energia termelésére, egyes esetekben pedig távfűtésre használják. A jelenleg ismert rothasztók — rendszerüket tekintve - általában tanreaktorok, vagy pedig csőreaktorok formájában vannak kialakítva. A tanreaktorok esetében az adott reaktortérben levő anyag átlagkoncentrációja megegyezik a kifolyó anyag koncentrációjával, ami a lebontás szempontjából még abban az esetben is kedvezőtlen, ha két különálló szakaszban hajtják végre a rothasztást. A betáplált anyag minősége ugyanis nem homogén, ezért a rothasztási szakaszok nem az optimális munkapontokon dolgoznak. A szennyvíztelepeken képződő iszapok szárazanyag tartalma csekély, még besűrítés után is mindössze 3—5%, aminek következtében gazdaságtalan reaktorterek és az alacsony gázkihozatal egyaránt, mint kedvezőtlen tényezők jelentkeznek. Az ismert megoldások szerinti általában két sorbakapcsolt tanreaktort — például síkfenekű tartályokat - alkalmaznak, azonoan a bennük, illetve velük kapcsolatban alkalmazott, a reaktorterek keverésére és hőntartására alkalmazott megoldások nem eléggé hatékonyak, és jelentős mennyiségű segédenergiát igényelnek. A keverés és hőntartás elégtelensége mellett az alapanyag betáplálását sem sikerült kielégítően megoldani, pedig mindezen tényezők jelentősen befolyásolják a szervesanyag lebontásának a mértékét, illetve a gázkihozatalt. A csőreaktorokban a baktériumok valamely reaktorszakaszban jobban tudnak alkalmazkodni az adott körülményekhez, mint a tanreaktorokban, ezért fejlettebb megoldásoknak tekinthető, mint a tanreaktorok. Az egyik legismertebb megoldásnál a csőreaktor zárt rendszerben, vízfürdőben úszik. Hátránya, hogy a csőreaktor vízfürdőben való elhelyezése jelentősen csökkenti a berendezésben rothasztható anyagok mennyiségét. Ezen túlmenően a csőreaktorban a különféle rothasztási fázisok nincsenek határozottan szétválasztva, így a rothasztási' fázisok által elfoglalt térfogatok spontán alakulnak ki, ezért a rendszer nem, vagy legalábbis nem megfelelően szabályozható, és az egyes fázisokban képződő gázok felhasználási cél szerinti szétválasztása sincs megoldva. Ezek a fázisok - folyamatok - egyébként, amelyek a szervesanyagok anaerob lebomlását eredményezik a következők:- hidrolízis, amelynek során a legtöbb oldhatatlan jellegű primer vegyület enzimatikusan oldható anyaggá bomlik le;- savas fázis, amelyben az oldott szerves anyagok szerves savakká alakulnak át;- acetogén fázis, amelyben a szerves savak ecetsavvá és Hj-ná alakulnak;- metanogén fázis, amelyben az ecettavból metán képződik. A jelenleg ismert és alkalmazott’ módszerekkel a fent felsorolt négy fázis együttesen nem valósítható meg; gyakran találkozhatunk olyan megoldással, amely szerint a rothasztás a savas, illetve metános lebontást két különálló reaktorban zajlik le. A találmány feladata, hogy olyan berendezést szolgáltasson, amely a reaktortér megfelelő kialakítása, a benne kezelt anyag keverésének és hőntartásának megválasztása révén a rothasztási folyamat optimális paraméterekkel történő végrehaj thatóságát, maximális oiogáz-kihozatalt, valamint a reaktortér különböző szakaszaiban képződő, és különféle felhasználási célokra alkalmas gázok szétválasztását biztosítja. A találmány az alábbi felfnneréseken alapszik: Mivel a rothasztás savas fázisában képződött gáznak magas a CG2 és H2S tartalma, e gáz felhasználása technológiai célokra körülményes. Ha viszont a savas fázisban képződött H2S-t és C02-t egy gázmosóban Ca(OH)a-ben elnyeletjük, az így előtisztított biogáz már felhasználható energiatermelésre a környezet szennyezése nélkül. A gázmosóban képződő kéntartalmú vegyület, illetve a CaCOji stabil csapadék, amely a kirothasztott iszap víztelenítéséhez használható fel. A találmány alapja az a felismerés, hogy a rendszerből képződő gáz a rothasztóteret tartalmazó hengeres ház forgatásához használható fel, ami viszont előnyösen befolyásolja a rothadásban lévő anyag keverését, aprítását és ugyanakkor a biológiai lebontási folyamatot is gyorsítja. További fontos felismerésünk, hogy a reaktorterek megfelelő elrendezése és anyaggal való táplálása esetén a bennük ellentétes irányban mozgó anyagáramok révén ellenáramú hőcserélőkként is funkcionálnak, ami energiagazdálkodási szempontból előnyös tényező. Lényeges felismerésünk továbbá, hogy amennyiben térben - legalább bizonyos mértékig - szétválasztjuk az anaerob eijedés savas és metános fázisát, lehetőséget nyújtunk a két fázist jellemző két fő mikrobacsoport optimális működésének a biztosítására. A savas és metános fázis részleges szétválasztása révén mód nyílik arra is, hogy az anaerob bioreaktort a jelenlegi gyakorlatra jellemző 20-30 napos hidraulikus tartózkodási időnél jelentősen kisebb, kb. 10 napos tartózkodási idővel is hatékony lebontást eredményező módon üzemeltessünk. Amennyiben pedig az elmenő rothasztott anyag egy részét a rothadásban levő anyaghoz recirkuláltatjuk, a rendszer mikrobiológiailag igen stabillá válik, és a betáplálás ingadozásaira nem lesz érzékeny. Végül lényegesnek tartjuk azt 8 felismerésünket is, hogy a rothasztó, illetve recirkuláltatott anyagnak a reaktorba juttatására előnyös a mammutszivattyús adagolás, mert pontos és megbízható működésű, félfolyamatos anyagbejuttatást tesz lehetővé, külön gépet nem igényid, és a rothasztás során képződő gázzal üzemeltethető. E felismerések alapján a kitűzött feladatot a találmány értelmében olyan berendezés segítségével oldottuk meg, amelynek reaktora, valamint a rothasztandó anyagnak a reaktorba betáplálására és onnan a rothasztott anyag elvátolítására szolgáló vezetéke van, és amelynek során fekvő helyzetű geometriai tengely körül forgatható, belső reaktorként funkcionáló háza van, amely külső reaktortérként funkcionáló zárt tartályban helyezkedik el; a rothasztandó anyagot be5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
