NO150239B - Fermenteringsreaktor for flytende husdyrgjoedselsmateriale - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fermenteringsreaktor

av den type som er angitt i krav l's ingress. For å

utvinne brennbare gasser av gjødselavfall og derved redusere forurensning som skyldes anvendelse av slike flytende materialer så underkastes dette anaerob fermentering i en fermenteringsanordning eller reaktor hvori slikt flytende materiale holdes i forhåndsbestemte tidsperioder under kon-trollerte temperaturbetingelser og under omrøring.

Omrøring av de flytende materialer i slike fermenterings-anordninger eller reaktorer virker til å bevege hele massen av det flytende materiale for å bringe hver enkelt bestand-del i kontakt med mikrofloraen og tillate avgassing av en slik masse, dvs. hjelpe frigjøringen av gasser, i det vesentlige bestående av metan, som dannes under fermenteringen. Derfor bør en omrøring av det gjærende flytende materiale være fullstendig og nøyaktig men må ikke være kraftig eller for stor da dette ville forstyrre gjærings-syklusen og senke denne eller fullstendig stoppe den.

I tillegg må det tas hensyn til at flytende husdyrgjødsel-avfall er meget tyktflytende og at gjødeselslammet har en tendens til å skilles fra dette, slik at lag av materialer med forskjellig spesifik vekt dannes i fermenteringsanordningen eller reaktoren, hvilket bør unngås så langt mulig samtidig med at man må unngå overdrevet blanding av de ovenfor gitte grunner.

For å blande et fermenterende flytende materiale, har man forsøkt å anvende vanlige bladrørere, men resultatene var skuffende, idet et flytende materiale bare kunne holdes i det vesentlige jevn og omhyggelig blandet ved kraftig om-røring i en slik grad at den ødela eller innvirket uheldig på gjæringen.

Det er en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveie-bringe en fermenteringsanordning eller reaktor, spesielt for fermentering av flytende husdyrgjødselavfall, som er forsynt med anordninger for en omhyggelig blanding av den flytende materialmasse under langsom omrøring og som bringer alt av det flytende materiales bestanddeler i kontakt med mikrofloraen uten å forstyrre fermenteringssyklusen og samtidig tillate en optimal avgasning fra massen.

Det er en ytterligere hensikt med oppfinnelsen å tilveie-bringe en fermenteringsanordning eller reaktor av den ovenfor nevnte type som har en enkel konstruksjon og er billig å fremstille og holde i drift.

Disse og andre hensikter oppnås av en fermenteringsanordning eller reaktor hvori er anordnet i det minste et i det vesentlige vertikalt rør, med vinduer eller spalter fordelt langs rørets lengde og med en arkimedisk skrue anordnet inne i dette røret og forbundet og drives rundt av en motor. Reaktoren er særpreget med det som er angitt i krav l's karak-teriserende del.

For lettere å forstå oppbygningen og egenskapene for en fermenteringsanordning eller reaktor i henhold til oppfinnelsen skal i det etterfølgende beskrives en foretrukket utførelsesform under henvisning til de vedlagte tegninger hvor: Fig. 1 viser skjematisk et vertikalsnitt av en fermenteringsanordning eller reaktor, og Fig. 2 viser et snitt av en arkimedisk skrue som utgjør blande-og røreanordningen for det flytende materiale som inneholdes i fermenteringsanordningen eller reaktoren.

Under henvisning først til fig. 1 hvori er indikert en fermenteringsanordning eller reaktor for et flytende husdyr-gjødselavfallsmateriale, og som omfatter et kar eller en beholder 1 forsynt med en åpning 2 for innføring av det flytende materiale, en åpning 3 for utføring av gjødselslam, sirkulasjonsåpninger etc., som for enkelhetsskyld ikke er vist på tegningen. Det flytende materiale i fermenteringsanordningen eller reaktoren når et nivå som er vist ved den stiplede linje L.

Inne i fermenteringsanordningen eller reaktoren er anordnet et koaksialt rør 4 i hvilket flere grupper av vinduer eller spalter er anordnet, og hvor hver gruppe omfatter tre for-sjellige vinduer eller spalter som er like og med lik avstand til hverandre og merket med henvisningstallene 5, 6, 7 og 8. Som det kan sees av tegningen har vinduene eller spaltene 5 en større lengde enn de andre og vinduene eller spaltene 8 er plassert ved et nivå som er noe høyere enn nivået L for væskemateriale i fermenteringsanordningen eller reaktoren. Det kan også sees fra tegningen at gruppene av vinduer eller spalter 5, 6, 7 og 8 i det vesentlige er i lik avstand fra hverandre og mere spesielt kan det sees at avstanden som separerer en gruppe av vinduer eller spalter fra den nærliggende gruppe er ca. 1/4 av røret 4's lengde.

Dette rør 4 inneholder en arkimedisk skrue som er separat indikert i fig. 2.

Denne arkimediske skrue har en særegen konstruksjon. I dens nedre del, indikert ved parentesen A-B, utstrekker seg fra den sylindriske stamme 9, fire blader eller skovler som heller 10 - 15° i forhold til vertikalen, etterfulgt av seksjonen B-C hvor den arkimediske skrue omfatter fire påbegynnende spiraler, dvs. fire spiraler omslynger stammen 9, deretter i seksjonen C-D utgjøres skruen av to startsspira-ler 12, dvs. at to nabospiraler omgir stammen 9 og til slutt i seksjon D-E utgår det ingen spiraler fra stammen 9.

Selv om bladene 10 er begrenset til den nedre del av den arkimediske skrue vil det forstås at separasjonssonen (sone C) av spiralene 11 fra spiralene 12 er anordnet ved vinduene eller spaltene 5, mens spiralene 12 utstrekker seg til og over vinduene eller spaltene 8. Det bør også bemerkes at den arkimediske skrue er forbundet med en drivmotor (ikke vist) og at diameteren av røret 4 er meget mindre enn diameteren av beholderen 1.

For eksempel er det funnet at en fermenteringsanordning eller reaktor for husdyrgjødselavfallsmaterialer kunne ha de følgende egenskaper: kar eller beholderen 1 med en dia-meter på 6,5 m, en total høyde på 12 m, røret 4 med en dia-meter på 0,5 m og en høyde på 12 m, vinduene eller spaltene 5 har en lengde på 1 m og en bredde på 0,2 m, vinduene eller spaltene 6 og 7 kunne ha en lengde på 0,75 m og en bredde på 0,18 m, mens vinduene eller spaltene 8 hadde en lengde og en bredde på 0,30 m, bladene 10 på den arkimediske skrue utstrekker seg aksielt 20 cm og lengden av den arkimediske skrue-seksjonen B-C 1,3 m hvor spiralene omfatter fire separate spiraler og lengder, av seksjonen C-D 7,8 m hvor de arkimediske skruespriralene utgjør to spiraler.

Under fermenteringen av det flytende materiale, som kan vare 10 - 20 dager ved en temperatur i området 3 0 - 4 0°C, for-trinnsvis 3 5°C roterer den arkimediske skrue ved en rotasjons-hastighet i området 30 - 120 omdr./min., fortrinnsivs ca. 70 omdr./min. Det flytende materiale i fermenteringsanordningen eller i reaktoren er meget tyktflytende og har en tendens til å være mere tyktflytende ved bunnen av karet eller beholderen 1. Bladene 10 virker til å skrape materialet i bunnen av røret 4, det er viktig at det er en for-skjell i antall påbegynnende spiraler 11 og 12 i de arkimediske skrueseksjonene B-C og C-D.

Således i o.en nedre del av karet eller beholderen 1 er det flytende materialet meget tyktflytende og de fire begynnende spiraler 11 virker slik at materialet blandes kraftig. Skulle den arkimediske skrue også være av den firegjengede type

i seksjon C-D hvori det flytende materiale er mindre tyktflytende ville en slik arkimedisk skrue forårsake en for kraftig og rask blanding av det flytende materiale og således innvirke uheldig på fermenteringen. Dette er grunnen til at den arkimediske skrue i seksjonen C-D kun har to gjenger 12. Således når den arkimediske skrue roterer vil de fire gjenger 11

på en kraftig måte og med høy hastighet bevege det tyktflytende materiale, mens de to gjenger 12 mer skånsomt be-veger den overliggende del av det flytende materiale. Det flytende materiale som trekkes opp ved hjelp av bladene 10 og deretter av spiralene eller gjengene 11 ved bunnen av røret 4 bringes i en rask bevegelse og med en stor strøm-ningshastighet opp langs røret 4, da denne væskemengde er større enn den som transporteres av gjengene 12 som omfatter kun 2 gjenger vil overskuddsdelen av det flytende materiale utstøtes gjennom vinduene eller spaltene 5 i røret 4. I realiteten vil i den nedre del eller bunnen av reaktoren den mest tyktflytende del av det flytende materiale sirku-leres ved at det innføres i den nedre ende av røret 4 og beveges opp i dette og for det meste utstøtes i den nedre del eller bunnen av vinduet 5.

Deretter vil den arkimediske skruegjengen 12 forårsake en inn-sugning av væskemateriale i de øvre deler av vinduene 5, 6 og 7 og utstøte det flytende materiale fra røret 4 gjennom de nedre deler av vinduene 6, 7 og 8. Således vil den arkimediske skrue i den flytende materialmasse i reaktoren danne en turbulens som er tilstrekkelig kraftig til å bringe alle bestanddeler av det flytende materiale i kontakt med mikrofloraen, men på en tilstrekkelig glatt og forsiktig måte at fermenteringen ikke forstyrres. Samtidig tillates utvikling av brennbare gasser, i det vesentlige metan under fermenteringen. Forsøk har vist at optimale resultater ved fermentering av et slikt flytende materiale kun er mulig hvis materialet blandes som ovenfor beskrevet.

Det vil være åpenbart at i stedet for arkimedisk skrue som omfatter påhverandre følgende seksjoner med spiraler eller gjenger med et forskjellige antall påbegynnelser også kunne omfatte et konstant antall påbegynnte gjenger eller nabospiraler, men med varierende stigning, dvs. med en lavere stigning i den nedre ende av den arkimediske skrue enn i ovenfor liggende seksjoner i en slik skrue.

Claims (4)

1. Fermenteringsreaktor for flytende husdyrgjødselsma-teriale omfattende en fermenteringskar eller beholder (1) forsynt med en røreanordning i form av et i det vesentlige vertikalt rør (4), hvori er anordnet en roterbar Archime-disk skrue (9, 11, 12) , karakteris eri-sert ved at det vertikale rør (4) er forsynt med et antall vinduer ( 5, 6, 7, 8) og hvor den Archimediske skrue i røret (4) i den nedre ende er forsynt med gjenger (11) med en lavere stigning enn gjengene (12) i den øvre del av skruen og/eller omfatter spiraler med et større antall påbegynte skruer eller gjenger i den nedre del av skruen.

2. Fermenteringsreaktor ifølge krav 1, karakterisert ved at skruen er forsynt med skrapeblader (10) som danner en vinkel på noen få grader i forhold til skruens akse.

3. Fermenteringsreaktor ifølge krav 1, karakterisert ved at avstanden mellom vinduene eller grupper av vinduer til den neste gruppe av vinduer utgjør ca. 0,25 av rørets (4) lengde.

4. Fermenteringsreaktor ifølge krav 1-3, karakterisert ved at vinduene (5) i den nedre gruppe av vinduer er større enn ovenfor liggende vinduer (6,7,8) i de ovenfor liggende grupper av vinduer.