CZ2010969A3

CZ2010969A3 - Process for preparing biogas in vacuum and apparatus for preparing biogas

Info

Publication number: CZ2010969A3
Application number: CZ20100969A
Authority: CZ
Inventors: Stanek@Bretislav
Original assignee: Cernin S.R.O.
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2012-07-04

Abstract

Biomasa (3) se naplnuje do dvojitého vaku (1, 2), pricemž se dovnitr vtahuje horní a dolní hadice (4, 5) a zavlažovací hadice (6). Nejprve se provede aerobní fermentace, iniciovaná vhánením vzduchu do dolní hadice (4). Následne se provádí anaerobní fermentace, pri níž se udržuje teplota biomasy (3) na nejméne 37 .degree.C vhánením ohrátého vzduchu do meziprostoru (13) mezi vaky (1, 2). Plyny shromáždené v horní hadici (5) se nejprve vhání do dolní hadice (4), pozdeji se z horní hadice (5) odvádí bioplyn a z dolní hadice (4) štáva. Zavlažovací hadicí (6) se pridává perkolát. Zarízení obsahuje dva vaky (1, 2), tri hadice (4, 5, 6) a príslušenství s pevným celem (15). Dolní hadice (4) je pripojena pres spojovací kanál (11) s pohonnou jednotkou (12) k horní hadici (5), pripojené na bioplynový odvod (9). Zavlažovací hadice (6) má perkolátový prívod (10) a vnejší vak (1) má vzduchový prívod (7) ohrátého vzduchu. Meziprostor (13) mezi vaky (1, 2) je naplnen ohrátým vzduchem.The biomass (3) is filled into the double bag (1, 2), while the upper and lower hoses (4, 5) and the watering hose (6) are drawn in. First, aerobic fermentation is carried out, initiated by blowing air into the lower hose (4). Subsequently, an anaerobic fermentation is carried out in which the temperature of the biomass (3) is maintained at least 37 degC by blowing heated air into the interspace (13) between the bags (1, 2). The gases collected in the upper hose (5) are first injected into the lower hose (4), later the biogas is removed from the upper hose (5) and the juice from the lower hose (4). The percolate is added through the irrigation hose (6). The device includes two bags (1, 2), three hoses (4, 5, 6) and fixed cell accessories (15). The lower hose (4) is connected via a connecting channel (11) to the drive unit (12) to the upper hose (5) connected to the biogas outlet (9). The irrigation hose (6) has a percolate inlet (10) and the outer bag (1) has an air inlet (7) of heated air. The intermediate space (13) between the bags (1, 2) is filled with heated air.

Description

Oblast technikyField of technology

Vynález se týká způsobu výroby bioplynu fermentací materiálu na bázi biomasy v kompostovacím vaku. Vynález dále řeší zařízení, umožňující provádění navrženého způsobu výroby bioplynu ve vaku, současně s výrobou kompostu.The invention relates to a process for the production of biogas by fermentation of biomass-based material in a composting bag. The invention further relates to a device enabling the proposed method of biogas production in a bag to be carried out simultaneously with the production of compost.

Dosavadní stav technikyState of the art

Dosavadní metody využívají vaky pouze ke kompostování biomasy, nikoliv k výrobě bioplynu. Biomasa vhodná ke kompostování, případně upravená pro kompostování přídavkem vhodných příměsí, se plní do předem připravených vaků. Typickým příkladem takto zpracovávané biomasy je například travní směs s přídavkem digestátu, sestávajícího v podstatě z čerstvého kompostu. Zpracovává se i jiná vhodná masa, například dřevní štěpky, sláma, chlévská mrva, odpady z průmyslových a zemědělských výrob, aj. Prázdné vaky mají podobu rukávce otevřeného na obou koncích, který je před plněním v harmonikově složeném stavu. Při plnění se do vaku přidává jedna provzdušňovací hadice, která je perforovaná a bývá před plněním biomasy do vaků obvykle k dispozici ve stavu navinutém na bubnu. Vaky se plní obvykle pomocí speciálního plniče, který není předmětem tohoto řešení. Umístění hadice je takové, aby se pak v naplněném vaku tato hadice nacházela v dolní části ležícího vaku. Při plnění vaku se postupuje následovně. Do prvního konce vaku se směrem zevnitř ven prostrčí perforovaná hadice a tento konec vaku se uzavře vhodným uzávěrem, například stažením zatahovacím popruhem. Konec perforované hadice se nechává vystupovat z uzavřeného konce vaku ven do vnějšího prostoru. Poté se vak postupné naplňuje hmotou, přičemž dochází k rozvinutí harmonikové složeného těla vaku a vtahování provzdušňovací hadice ve směru naplňování vaku. Hmota se do vaku dodává například pomoci šnekového lisu nebo pístu. Během plnění se naplněný úsek vaku nechává ležet na podložce a plnicí zařízení popojíždí, přičemž se uvolňuje další dosud nenaplněný úsek vaku a plní se další hmotou a současně se dovnitř vaku vtahuje perforovaná provzdušňovací hadice, jednaCurrent methods use bags only for composting biomass, not for biogas production. Biomass suitable for composting, or modified for composting by the addition of suitable additives, is filled into pre-prepared bags. A typical example of biomass processed in this way is, for example, a grass mixture with the addition of digestate, consisting essentially of fresh compost. Other suitable meats are also processed, such as wood chips, straw, manure, waste from industrial and agricultural production, etc. Empty bags have the form of a sleeve open at both ends, which is in an accordion-folded state before filling. During filling, one aeration hose is added to the bag, which is perforated and is usually available in the state wound on the drum before filling the biomass into the bags. The bags are usually filled with a special filler, which is not the subject of this solution. The position of the hose is such that in the filled bag this hose is located in the lower part of the lying bag. The procedure for filling the bag is as follows. A perforated hose is inserted into the first end of the bag from the inside out, and this end of the bag is closed with a suitable closure, for example by tightening with a retracting strap. The end of the perforated hose is allowed to protrude from the closed end of the bag into the outer space. The bag is then gradually filled with mass, whereby the accordion composite body of the bag unfolds and the aeration hose is drawn in the direction of filling the bag. The material is delivered to the bag, for example, by means of a screw press or a piston. During filling, the filled bag section is left lying on the mat and the filling device is moved, releasing another unfilled bag section and filling with another mass, and at the same time a perforated aeration hose is drawn inside the bag, one

hadice na jeden vak. Po naplněni se uzavře i druhý konec vaku, což se provede vhodným uzávěrem, například stažením zatahovacím popruhem. Naplněný vak se nechá ležet podélně uložený na podložce, například na louce, přičemž z obou jeho konců vystupují konce v něm umístěné provzdušňovací hadice. Na jeden konec provzdušňovací hadice se připojí ventilátor, načež se dovnitř vaku prostřednictvím perforované hadice vhání ventilátorem tepelně neupravený vzduch z vnějšího prostoru. Za těchto aerobních podmínek se ve vaku nechá probíhat kompostování. Procesem kompostování se uvnitř vaku samovolně vyvíjí teplo, podporující zrání kompostu. Po cca 4 až 8 týdnech ve vaku uzraje kompost. Vak se rozřízne, vyrobený vyzrálý kompost se uvolní, odstraní se perforovaná hadice a kompost se může odebrat k běžnému využití, tj. zpravidla k zemědělským účelům.hose on one bag. After filling, the other end of the bag is closed, which is done with a suitable closure, for example by pulling on the retracting strap. The filled bag is left lying longitudinally on a mat, for example in a meadow, with the ends of the aeration hose located therein protruding from both its ends. A fan is connected to one end of the aeration hose, after which heat-treated air from the outside space is blown into the bag through the perforated hose. Under these aerobic conditions, composting is allowed in the bag. During the composting process, heat is spontaneously generated inside the bag, supporting the maturation of the compost. After about 4 to 8 weeks, the compost matures in the bag. The bag is cut, the mature compost produced is released, the perforated hose is removed and the compost can be removed for normal use, ie usually for agricultural purposes.

Zrání hmoty ve vaku negativně ovlivňují výkyvy teplot ve vnějším prostředí a v případě podstatného ochlazení vnějšího prostředí, například vlivem příchodu zimního období, může dojít k podstatnému útlumu zrání. Při útlumu zrání hmota není zkompostovaná dostatečně ktomu, aby mohla být užitečně dále zpracovávána a využita.Maturation of the mass in the bag is negatively affected by temperature fluctuations in the external environment and in the case of substantial cooling of the external environment, for example due to the arrival of the winter season, there can be a significant attenuation of maturation. When ripening is reduced, the material is not composted enough to be usefully further processed and used.

Při zkvašování biomasy na hromadách v otevřeném prostoru se někdy přidává pro urychlení kompostování perkolát, tj. šťáva vzniklá kompostováním, z jiného již dříve kompostovaného materiálu. Je již známo, že přídavkem perkolátu lze nejen podstatně urychlit kompostování hmoty, ale také je jím možno zvýšit koncentraci bioplynu vznikajícího jako pň kompostování. Nevýhodou stávajícího způsobu kompostování a dosavadních zařízení, využívajících ke zrání ohebné vaky, je to, že doba zrání je poměrně dlouhá a vaky neumožňují urychlovat zrání přídavkem perkolátu. Další nevýhodou je, že vaky ve stávajícím uspořádání umožňují pouze kompostování hmoty a nikoliv výrobu bioplynu.When fermenting biomass on piles in the open, percolate is sometimes added to speed up composting, ie juice from composting from another previously composted material. It is already known that the addition of percolate can not only significantly accelerate the composting of the mass, but it can also increase the concentration of biogas generated as composting. A disadvantage of the current composting method and the existing devices using flexible bags for maturation is that the maturing time is relatively long and the bags do not make it possible to accelerate the maturing by the addition of percolate. Another disadvantage is that the bags in the current arrangement only allow composting of the mass and not the production of biogas.

Známé zařízení, využívané v současné době pro kompostování materiálu na bázi biomasy, má tedy podobu jednovrstvého vaku z ohebného, pro vodu nepropustného materiálu, naplněného biomasou s případnými příměsemi a opatřeného jednou perforovanou provzdušňovací hadicí, procházející naplněným vakem podélně a umístěnou v jeho dolní části. Oba konce vaku jsou uzavřeny, například staženým popruhem, přičemž konce provzdušňovací hadice vystupují na obou stranách z vaku ven. Na jeden konec vaku je připojen ventilátor. Někdy jeThe known device currently used for composting biomass-based material thus takes the form of a single-layer bag of flexible, water-impermeable material filled with biomass with possible admixtures and provided with one perforated aeration hose passing longitudinally and placed in the lower part of the filled bag. Both ends of the bag are closed, for example by a retracted strap, with the ends of the aeration hose projecting out of the bag on both sides. A fan is connected to one end of the bag. Sometimes it is

jeden konec vaku opatřen jednoduchou zpevňující oporou, například tyčí, která případně tvoří současně nosič ventilátoru.one end of the bag is provided with a simple reinforcing support, for example a rod, which may at the same time form a fan carrier.

Výše uvedený dosavadní stav je zčásti popsán např. v CZ U 20193, který se zabývá zařízením na plnění fermentačních vaků.The above-mentioned state of the art is partly described, for example, in CZ U 20193, which deals with equipment for filling fermentation bags.

Pojem bioplyn zahrnuje veškeré plynné směsi, jež vznikly činností mikroorganizmů. Název bioplyn se v praxi ustálil pro plyn, vzniklý kvašením biomasy za nepřístupu vzduchu v umělých zařízeních. Výše popsaný aerobní postup kompostování ve vacích nelze použít přímo pro výrobu bioplynu, jelikož ten vzniká pouze v prostředí anaerobním, tedy bez přístupu vzduchu. Proces tvorby bioplynu kromě podmínky anaerobního prostředí vyžaduje stálou teplotu kolem 37° C. Výroba bioplynu ve fermentačních vacích byla již sice zkoušena, avšak dosud neúspěšně. Pro anaerobní proces se dosud fermentační vaky nevyužívaly zejména proto, že se nedařilo spolehlivé zajistit teplo pro tento proces. Anaerobní proces potřebuje dostatek tepla dodávat, zatímco aerobní proces naopak teplo produkuje.The term biogas includes all gaseous mixtures created by the action of microorganisms. In practice, the name biogas has stabilized for gas created by the fermentation of biomass in the absence of air in artificial plants. The aerobic bag composting process described above cannot be used directly for biogas production, as it is generated only in an anaerobic environment, ie without air access. In addition to the anaerobic environment, the biogas production process requires a constant temperature of around 37 ° C. Biogas production in fermentation bags has already been tested, but has so far failed. Fermentation bags have not yet been used for the anaerobic process, mainly because it has not been possible to reliably provide heat for this process. The anaerobic process needs to supply enough heat, while the aerobic process produces heat.

Pro výrobu bioplynu se v současné době používají speciální fermentory v podobě hermeticky uzavřených vyhřívaných nádrží. Tyto nádrže jsou obvykle betonové nebo ocelové a jsou vybaveny míchadly a čerpacím zařízením. Biomasa se do těchto zařízení dodává v podobě částic přiměřené velikosti a s případnými příměsemi, včetně případného přídavku bakteriálních kultur. Současné fermentory jsou provedeny jako pevné jednokomorové nádrže, nebo dvoukomorové nádrže se dvěma komorami situovanými za sebou, které jsou opatřeny pevným pláštěm nebo střechou, míchadlem, odvodem bioplynu, vyhřívacími prvky a příslušenstvím. Tyto současné fermentory jsou poměrně složité, prostorově náročné a nákladné zařízení. Jejich další nevýhodou je, že neumožňují umístění v terénu.Special fermenters in the form of hermetically sealed heated tanks are currently used for biogas production. These tanks are usually concrete or steel and are equipped with agitators and pumping equipment. Biomass is supplied to these facilities in the form of particles of appropriate size and with possible additives, including the possible addition of bacterial cultures. Current fermenters are designed as fixed single-chamber tanks, or double-chamber tanks with two chambers situated behind each other, which are equipped with a fixed shell or roof, stirrer, biogas outlet, heating elements and accessories. These current fermenters are relatively complex, space-consuming and expensive equipment. Their other disadvantage is that they do not allow placement in the field.

Podstata vynálezuThe essence of the invention

Výše uvedené nevýhody odstraňuje ve značné míře vynález. Dosavadní způsob zpracování materiálu na bázi biomasy ve vaku, při němž se do předem připraveného fermentačního vaku z ohebného materiálu nepropustného pro vodu plní biomasa s případnými příměsemi a současné se do fermentačního vakuThe above-mentioned disadvantages are largely eliminated by the invention. The current method of processing biomass-based material in a bag, in which biomass with possible impurities is filled into a pre-prepared fermentation bag made of flexible water-impermeable material and simultaneously fed into the fermentation bag.

vtahuje perforovaná dolní hadice, je podstatně změněn a vylepšen. Také podle vynálezu se využívá perforovaná dolní hadice, která se do fermentačního vaku umístí při plnění tak, že alespoň její část pak v naplněném fermentačním vaku prochází dolní polovinou obsažené hmoty, a kdy se nechá alespoň jeden konec dolní hadice vystupovat ven z naplněného fermentačního vaku. Je využita i myšlenka, že se přes perforovanou dolní hadici dovnitř vaku vžene vzduch a zavzdušnéná biomasa se pak uvnitř fermentačního vaku ponechá zrát. Podle vynálezu se zmíněné vhánění vzduchu provede jako počáteční fáze po naplnění fermentačního vaku, k iniciaci zrání biomasy aerobním kvašením doprovázeným zvýšením teploty. Podstatou vynálezu nově je, že po aerobní fázi procesu kvašení se vyvolá fáze anaerobního kvašení, při níž se vyvíjí bioplyn. Toho se dosáhne tak, že biomasa se naplňuje do dvojitého vaku, kdy vně fermentačního vaku se přidává ještě jeden, vnější vak o větším průměru, přičemž během plnění se do fermentačního vaku vtahují kromě perforované dolní hadice přídavně ještě alespoň dvě další hadice, a to alespoň jedna zavlažovači hadice a alespoň jedna perforovaná horní hadice. Obě tyto přídavné hadice se alespoň zčásti umisťují do biomasy výše než dolní hadice. Následně, po naplnění fermentačního vaku biomasou s případnými příměsemi, se na fermentačním vaku vytvoří tepelný štít. Tento tepelný štít se vytvoří podle vynálezu nafouknutím meziprostoru mezi oběma vaky ohřátým plynným médiem, například ohřátým vzduchem. Poté se s využitím tepelného štítu provádí teplotně regulované zrání biomasy, při němž po aerobní fázi zrání, následkem ukončení přivádění vzduchu do biomasy, nastane fáze anaerobního zrání a během tohoto zrání se pomocí tepelného štítu udržuje teplota biomasy ve stanoveném teplotním rozmezí. Přes perforovanou horní a dolní hadici se během procesu teplotně regulovaného zráni biomasy alespoň v časových úsecích nechávají proudit tekutá média, tedy plyny a kapaliny. Jednou ze zmíněných perforovaných hadic se provádí přivádění a druhou odvádění těchto médií, jak bude podrobněji popsáno níže, přičemž pomocí zavlažovači hadice se během zrání do biomasy dávkuje kapalina, podporující zrání biomasy a vývoj bioplynu.retracts the perforated lower hose, it is substantially changed and improved. Also according to the invention, a perforated lower hose is used, which is placed in the fermentation bag during filling so that at least part of it passes through the lower half of the contained mass in the filled fermentation bag and at least one end of the lower hose is allowed to exit the filled fermentation bag. The idea is used that air is blown into the bag through the perforated lower hose and the aerated biomass is then allowed to mature inside the fermentation bag. According to the invention, said blowing of air is performed as an initial phase after filling the fermentation bag, to initiate the maturation of the biomass by aerobic fermentation accompanied by an increase in temperature. The essence of the invention is that after the aerobic phase of the fermentation process, the anaerobic fermentation phase is induced, during which biogas is developed. This is achieved by filling the biomass into a double bag, in which a larger diameter outer bag is added outside the fermentation bag, while at least two more hoses are drawn into the fermentation bag during filling in addition to the perforated bottom hose, at least one irrigation hose and at least one perforated upper hose. Both of these additional hoses are at least partially placed in the biomass higher than the lower hoses. Subsequently, after filling the fermentation bag with biomass with possible additives, a heat shield is formed on the fermentation bag. According to the invention, this heat shield is formed by inflating the space between the two bags with a heated gaseous medium, for example heated air. Thereafter, a temperature-controlled maturation of the biomass is performed using a heat shield, in which anaerobic maturation phase occurs after the aerobic maturation phase, due to the cessation of air supply to the biomass, and during this maturation the biomass temperature is maintained within a specified temperature range. During the process of temperature-controlled maturation of the biomass, liquid media, i.e. gases and liquids, are allowed to flow through the perforated upper and lower hoses, at least in periods of time. One of said perforated hoses feeds and discharges these media, as will be described in more detail below, with a liquid supporting the biomass maturation and biogas development during the maturation of the biomass by means of an irrigation hose.

S výhodou se při plnění vaků umístí první konce všech vtahovaných hadic uvnitř fermentačního vaku do biomasy v blízkosti prvního konce fermentačního vaku. Jejich druhé konce se pak při plnění nevtáhnou dovnitř fermentačního vaku,Preferably, when filling the bags, the first ends of all the drawn hoses inside the fermentation bag are placed in the biomass near the first end of the fermentation bag. Their other ends are then not pulled inside the fermentation bag during filling,

nýbrž nechají se vystupovat ven z druhého konce fermentačního vaku. S výhodou jsou konce hadic i vně vnějšího vaku, což umožňuje přístup k ovládacím prvkům a manuální ovládání. Po naplnění fermentačního vaku jsou ven vystupující konce hadic uzavřené, tedy jsou v uzavřeném stavu, avšak během zrání biomasy se později propojí a otevřou. Po určenou dobu zrání biomasy se potom vystupující konce perforovaných hadic, tedy vnější konec perforované horní hadice a vnější konec perforované dolní hadice alespoň dočasně propojí.but are allowed to exit the other end of the fermentation bag. Preferably, the ends of the hoses are also outside the outer bag, which allows access to the controls and manual operation. After filling the fermentation bag, the outwardly projecting ends of the hoses are closed, i.e. they are in a closed state, but during the maturation of the biomass they later connect and open. The protruding ends of the perforated hoses, i.e. the outer end of the perforated upper hose and the outer end of the perforated lower hose, are then at least temporarily connected for a predetermined time of biomass maturation.

S výhodou se nejprve, před plněním nebo bezprostředně po naplnění biomasou, první konec fermentačního vaku uzavře a poté, kdy je již fermentační vak na konci uzavřen, se vnější vak opatří přívodem vhodného ohřátého média, například vzduchovým přívodem, zaústěným do meziprostoru mezi oběma vaky a rovněž se uzavře.Preferably, first or immediately after filling with biomass, the first end of the fermentation bag is closed and then, when the fermentation bag is already closed, the outer bag is provided with a suitable heated medium, for example an air inlet, opening into the space between the two bags and also closes.

Do dolní hadice se nejprve v omezeném časovém úseku, následujícím po naplnění fermentačního vaku, vhání vzduch, který může být tepelně neupravený. Toto zavzdušnéní iniciuje aerobní fázi zrání biomasy. Provzdušněná biomasa začne rychle kvasit, což je doprovázeno samovolným zvýšením teploty. Po dosažení teploty uvnitř fermentačního vaku alespoň 40° C se vhánění vzduchu, který může být tepelně neupravený, ukončí. Mezitím, nebo nejpozdéji po zavzdušnéní biomasy a dosažení teploty 40° C, se kolem fermentačního vaku vytvoří tepelný štít z ohřátého média. Tepelný štít se vytvoří nafouknutím vnějšího vaku vhodným ohřátým médiem, například ohřátým vzduchem. Do vnějšího vaku se vhání ohřátý vzduch nebo jiné vhodné ohřáté médium, až se jím nafoukne vnější vak, přičemž se vyplní volný meziprostor mezi oběma vaky. Následně se fermentační vak temperuje tím, že ohřáté médium, například ohřátý vzduch, se připouští do meziprostoru uvnitř vnějšího vaku i poté, během zrání biomasy. Případný přetlak se může vyrovnávat odpouštěním přebytečného média vhodným způsobem, například pomocí dočasného uvolnění těsnosti stažení některého konce vnějšího vaku, nebo pomoci tlakového ventilu se zpětnou klapkou.Air, which may be unheated, is first blown into the lower hose for a limited period of time following the filling of the fermentation bag. This aeration initiates the aerobic phase of biomass maturation. The aerated biomass starts to ferment quickly, which is accompanied by a spontaneous increase in temperature. After reaching a temperature inside the fermentation bag of at least 40 ° C, the injection of air, which may be unheated, is terminated. Meanwhile, or at the latest after aerating the biomass and reaching a temperature of 40 ° C, a heat shield from the heated medium is formed around the fermentation bag. The heat shield is formed by inflating the outer bag with a suitable heated medium, such as heated air. Heated air or other suitable heated medium is blown into the outer bag until the outer bag is inflated, filling the free space between the two bags. Subsequently, the fermentation bag is tempered by allowing a heated medium, for example heated air, into the interspace inside the outer bag even after the biomass has matured. Any overpressure can be compensated for by releasing the excess medium in a suitable manner, for example by temporarily releasing the tightness of one end of the outer bag, or by means of a pressure valve with a non-return valve.

S výhodou se jako úvodní krok postupu podle vynálezu iniciuje urychlená aerobní fáze kvašení biomasy. Urychlení aerobní fáze se iniciuje tím, že nejprve se do biomasy vhání prostřednictvím dolní hadice tepelně neupravený vzduch, což se provádí po dobu 1 až 4 dnů. Poté se přívod vzduchu do fermentačního vaku uzavře, což vede k přechodu z aerobního kvašení do anaerobní fáze kvašení.Preferably, as an initial step in the process of the invention, an accelerated aerobic fermentation phase of the biomass is initiated. Acceleration of the aerobic phase is initiated by first injecting unheated air into the biomass through the lower hose, which is carried out for 1 to 4 days. The air supply to the fermentation bag is then closed, leading to a transition from aerobic fermentation to the anaerobic fermentation phase.

Během této anaerobní fáze se do vnějšího vaku vhání vhodné ohřáté médium, například ohřátý vzduch, o teplotě 40 až 50° C, což se provádí po dobu 30 až 60 dnů. Při dodržení uvedených teplotních podmínek a při vhodném složení biomasy je po této době biomasa zpracována a proces se ukončí tím, že oba vaky se rozříznou a zpracovaná biomasa se odebere.During this anaerobic phase, a suitable heated medium, such as heated air, at a temperature of 40 to 50 ° C is injected into the outer bag for 30 to 60 days. Under the stated temperature conditions and with a suitable biomass composition, the biomass is processed after this time and the process is terminated by cutting both bags and removing the processed biomass.

Vbiomase se pomocí vynálezu podporuje proces zrání biomasy cíleným prouděním médií. Při něm se plynná média, shromažďující se v horní hadici, odsud odčerpávají. Zpočátku, kdy je koncentrace metanu v plynech uvolňovaných při kvašení biomasy nízká, se plyny z horní hadice odčerpávají dolů do dolní hadice. Zde se protlačují přes biomasu a obohaceny o další produkty kvašení s shromažďují v horní hadici, a takto se nechají plyny opakovaně cirkulovat. Později, když se koncentrace metanu, produkovaného kvašením s dalšími plyny, ekonomicky zvýší, se plynné médium, shromážděné v horní hadici, po odčerpání z horní hadice odvádí pryč, mimo fermentační vak a ven ze zařízení, jako bioplyn. Ten je pak možno přímo využít, nebo odvádět k dalšímu zpracování.The biomass of the invention promotes the process of maturing biomass by targeted media flow. The gaseous media accumulating in the upper hose are pumped out of here. Initially, when the concentration of methane in the gases released during biomass fermentation is low, the gases from the upper hose are pumped down to the lower hose. Here they are forced through the biomass and enriched with other fermentation products and collected in the upper hose, thus allowing the gases to circulate repeatedly. Later, when the concentration of methane produced by fermentation with other gases increases economically, the gaseous medium collected in the upper hose, after being pumped out of the upper hose, is discharged away from the fermentation bag and out of the plant, such as biogas. It can then be used directly or taken for further processing.

V průběhu zrání biomasy se přes perforovanou zavlažovači hadici do zrající biomasy s výhodou dávkuje perkolát předehřátý na 30 až 50° C, sleduje se průběžně teplota v biomase a pomocí tohoto dávkování perkolátu, vhánění ohřátého vzduchu do vnějšího vaku a prouděni ohřátého vzduchu přes dolní hadici a horní hadici se udržuje po dobu zrání biomasy uvnitř fermentačního vaku optimální teplota zrání nejméně 37° C.During the maturation of the biomass, percolate preheated to 30 to 50 ° C is preferably dosed into the maturing biomass via a perforated irrigation hose, the temperature in the biomass is monitored and the percolate is injected, the heated air is blown into the outer bag and the heated air flows through the lower hose. the upper hose maintains an optimal maturation temperature of at least 37 ° C during the maturation of the biomass inside the fermentation bag.

Šťávy, které vznikají při zrání biomasy, zmnožené přídavkem perkolátu, vlivem gravitace stékají dolů a hromadí se v dolní části fermentačního vaku. Nahromaděné šťávy se z dolní části fermentačního vaku s výhodou podle potřeby odvádí ven, například odčerpáním nebo odsáním přes dolní hadici, načež se alespoň jejich část s výhodou opracuje a vrací zpět do procesu. Opracování se s výhodou provede tím, že šťáva se přefiltruje, ohřeje se na teplotu 30 až 50° C a dávkuje jako perkolát přes zavlažovači hadici zpět do fermentačního vaku.The juices that are formed during the maturation of the biomass, multiplied by the addition of percolate, gravitate down due to gravity and accumulate in the lower part of the fermentation bag. The accumulated juices are preferably discharged from the lower part of the fermentation bag as required, for example by pumping or suction through the lower hose, after which at least part of them is preferably processed and returned to the process. The treatment is preferably carried out by filtering the juice, heating it to a temperature of 30 to 50 ° C and metering it as a percolate back into the fermentation bag via an irrigation hose.

Zařízení pro výrobu bioplynu způsobem podle vynálezu zahrnuje z dosavadního způsobu známý fermentační vak, sestávající z ohebného pro vodu nepropustného materiálu, dále perforovanou dolní hadici s alespoň úsekem procházejícím dolní polovinou fermentačního vaku, a také nutné přívodní a uzavírací prvky, kde dolní hadice má alespoň dočasně připojeno alespoň jedno zařízení pro přívod vzduchu. Podstatou nového řešení podle vynálezu je, že fermentační vak je zvnějšku opatřen přídavně alespoň jedním vnějším vakem o větším průměru, sestávajícím z materiálu nepropustného pro vzduch a vodu, přičemž uvnitř je fermentační vak opatřen alespoň jednou zavlažovači hadicí a alespoň jednou horní hadicí s alespoň úsekem procházejícím horní polovinou fermentačního vaku. Tyto zcela nové prvky jsou vybaveny následovně. Vnější vak má připojen alespoň jeden prvek pro přívod vhodného ohřátého média, například vzduchový přívod pro přivádění ohřátého vzduchu, zavlažovači hadice má připojen perkolátový přívod pro přiváděni perkolátu a horní hadice má připojen bioplynový odvod pro odvádění bioplynu.The biogas plant according to the invention comprises a fermentation bag known from the prior art, consisting of a flexible water-impermeable material, a perforated lower hose with at least a section passing through the lower half of the fermentation bag, as well as the necessary supply and closure elements. at least one air supply device is connected. The essence of the new solution according to the invention is that the fermentation bag is additionally provided with at least one outer bag of larger diameter consisting of air and water impermeable material, the fermentation bag being provided with at least one irrigation hose and at least one upper hose with at least a section passing through. the upper half of the fermentation bag. These brand new features are equipped as follows. The outer bag has at least one element for supplying a suitable heated medium, for example an air supply for supplying heated air, an irrigation hose for connecting a percolate supply for supplying percolate and an upper hose for connecting a biogas outlet for discharging biogas.

S výhodou jsou horní hadice a dolní hadice propojeny tím, že jsou opatřeny spojovacím kanálem umožňujícím jejich alespoň dočasné propojení, přičemž tento spojovací kanál má s výhodou připojenu pohonnou jednotku zvolenou takového typu, že umožňuje podle potřeby alternativně, nebo současně, zajišťovat jak přívod vzduchu, tak i pohon prouděni médií. Provádění sání nebo zajišťování pohonu médií lze pak průběžně podle potřeby volit pomocí přepojování a/nebo otevírání či uzavírání vstupních konců hadic, spojovacího kanálu a připojených přívodních a odvodních zařízení.Preferably, the upper hoses and the lower hoses are connected in such a way that they are provided with a connecting channel allowing at least temporary connection, this connecting channel preferably having a connected drive unit selected of such a type as to allow, alternatively or simultaneously, to provide both air supply. as well as drive media flow. The suction or propulsion of the media can then be selected on an ongoing basis as required by switching and / or opening or closing the inlet ends of the hoses, the connecting channel and the connected supply and discharge devices.

Vnější vak má připojen svůj prvek pro přívod ohřátého média, například vzduchový přívod, s výhodou přes svůj první konec, přičemž fermentační vak má v tom případě s výhodou svůj první konec plynotésně uzavřen v prostoru uvnitř vnějšího vaku. Oba tyto vaky mají jejich opačné, druhé konce, s další výhodou opatřeny společným pevným čelem, které jednak tvoří opěrnou stěnu pro biomasu obsaženou ve fermentačním vaku, a jednak tvoří nosný prvek, na kterém mohou být upevněny pohonná jednotka, spojovací kanál pro propojení horní hadice s dolní hadicí a termostat, případné další prvky zařízení.The outer bag has its element for supplying a heated medium, for example an air supply, preferably connected via its first end, in which case the fermentation bag preferably has its first end gas-tightly closed in the space inside the outer bag. Both of these bags have their opposite, second ends, preferably provided with a common fixed face, which on the one hand forms a support wall for the biomass contained in the fermentation bag and on the other hand forms a supporting element on which the drive unit can be mounted, a connecting channel for connecting the upper hose with lower hose and thermostat, any other elements of the device.

Vaky jsou ve funkčním stavu uloženy podélné na pevné podložce, například na zpevněném venkovním terénu. Vnější vak má větší průměr, než fermentační vak, čímž je dosaženo, že se mezi fermentačním vakem a vnějším vakem při uvedené poloze vaků nachází alespoň na bocích a nahoře volný meziprostor, využitelný pro vytvoření tepelného štítu. Podle vynálezu je tento prostor s výhodou alespoň dočasně vyplněn vhodným ohřátým médiem, například vzduchem, o teplotě nejméně 37° C.In the functional state, the bags are placed longitudinally on a solid base, for example on a paved outdoor terrain. The outer bag has a larger diameter than the fermentation bag, so that there is at least a free space between the fermentation bag and the outer bag at said sides and at the top, which can be used to form a heat shield. According to the invention, this space is preferably filled at least temporarily with a suitable heated medium, for example air, at a temperature of at least 37 ° C.

Výhodné uspořádání hadic je následující. S výhodou jsou všechny obsažené hadice opatřeny alespoň jedním uzávěrem, procházejí fermentačním vakem ve směru jeho délky, jsou opatřeny výtokovými otvory v průběhu celé své délky uvnitř fermentačního vaku a každá z nich prochází fermentačním vakem téměř po celé jeho délce, přičemž má jeden konec umístěn v blízkosti prvního konce fermentačního vaku.The preferred arrangement of the hoses is as follows. Preferably, all contained hoses are provided with at least one closure, pass through the fermentation bag in its length direction, are provided with outlets throughout their length inside the fermentation bag and each of them passes through the fermentation bag almost its entire length, one end being located in near the first end of the fermentation bag.

Celý úsek dolní hadice, nacházející se ve fermentačním vaku, s výhodou prochází fermentačním vakem v jeho spodní části, zatímco s další výhodou celý úsek horní hadice a zavlažovači hadice, nacházející se ve fermentačním vaku, procházejí fermentačním vakem v jeho horní části.The entire section of the lower hose located in the fermentation bag preferably passes through the fermentation bag in its lower part, while more preferably the entire section of the upper hose and the irrigation hose located in the fermentation bag pass through the fermentation bag in its upper part.

Fermentační vak i vnější vak jsou v optimálním případě z materiálu na bázi polyetylénu. Všechny hadice jsou s výhodou v pružné podobě, tedy jsou zhotoveny z pružného materiálu a/nebo mají harmonikové nebo jiné uspořádání, dávající hadici pružnou podobu, umožňující délkově a tvarově se přizpůsobit při plnění a odolávat tlakům při použití.The fermentation bag and the outer bag are optimally made of polyethylene-based material. All hoses are preferably in a resilient form, i.e. they are made of a resilient material and / or have a harmonic or other arrangement, giving the hose a resilient shape, allowing it to adapt in length and shape during filling and to withstand pressures in use.

Vynález umožňuje provádět průběžně po celý rok výrobu bioplynu a kompostování materiálů, bez ohledu na teplotu vnějšího prostředí. V případě nedostatku čerstvých surovin, například v zimě, může být použita siláž nebo průmyslové organické odpady. Navržené zařízení pro výrobu bioplynu a jeho provoz jsou relativně nenáročné na zhotovení i pořizovací a provozní náklady. Postup výroby bioplynu a provoz zařízení jsou ekologické, nezatěžují prostředí nežádoucími chemickými zplodinami. Při výrobě bioplynu se pomocí navrženého zařízení a postupu vyrobí bioplyn vysoké kvality, obsahující 50 až 60 i více objemových procent metanu. Produkce bioplynu z jednoho dvojitého vaku bude činit asi 12000 m³ bioplynu. Doba kompostování je oproti dosavadnímu stavu podstatné zkrácena. Produkty, tedy bioplyn, kompost a digestát, může výrobce sám použít pro vlastní potřeby, nebo prodat volné zájemcům. Výroba může probíhat na zpevněném terénu ve venkovním prostředí, v textilním opláštění, venku pod střešní konstrukcí, a také případně v zastřešené hale. Z jedné vsázky cca 240 tun bude vyrobeno cca 36000 m³ bioplynu. U bioplynové stanice může být provoz automatizován, bez potřeby přítomnosti obsluhy.The invention makes it possible to carry out biogas production and composting of materials continuously throughout the year, regardless of the ambient temperature. In case of shortage of fresh raw materials, for example in winter, silage or industrial organic waste can be used. The proposed equipment for biogas production and its operation are relatively easy to manufacture as well as acquisition and operating costs. The process of biogas production and operation of the plant are ecological, they do not burden the environment with unwanted chemical products. In the production of biogas, high-quality biogas containing 50 to 60% or more of methane by volume is produced using the proposed equipment and process. Biogas production from one double bag will amount to about 12,000 m ^{3 of} biogas. Composting time is significantly reduced compared to the current state. The products, ie biogas, compost and digestate, can be used by the producer himself for his own needs or sold free to interested parties. Production can take place on paved terrain in an outdoor environment, in textile cladding, outdoors under a roof structure, and also possibly in a roofed hall. ^{Approximately 36,000 m 3 of} biogas will be produced from one batch of approx. 240 tonnes. At the biogas plant, the operation can be automated, without the need for the presence of an operator.

Přehled obrázků na výkresechOverview of figures in the drawings

Vynález je objasněn pomocí výkresů, kde znázorňují obr. 1 pohled na podélně vedený řez příkladným vakovým zařízením pro výrobu bioplynu, z demonstrativních důvodů ve funkčním stavu naplněné biomasou, obr. 2 pohled na příčný průřez vakovým zařízením podle předchozího obrázku, obr. 3 pohled zvnějšku na vakové zařízení ve funkčním stavu, ležící na podložce v poloze předvedené na prvním obrázku a obr. 4 pohled z prvního obrázku s označením pohybu médií během hlavní fáze procesu výroby bioplynu.The invention is illustrated by means of the drawings, in which: FIG. of the bag device in a functional state, lying on the base in the position shown in the first figure and FIG. 4 a view from the first figure with the indication of the movement of the media during the main phase of the biogas production process.

Příklad provedení vynálezuExemplary embodiments of the invention

Příkladem optimálního provedení vynálezu je zařízení pro výrobu bioplynu podle obr. 1 až 3. a pomocí popisu jeho použití a obr. 4 je následně demonstrován navržený způsob výroby bioplynu.An example of an optimal embodiment of the invention is the biogas plant according to FIGS. 1 to 3, and the proposed method of biogas production is subsequently demonstrated by means of a description of its use and FIG.

Základní prvek zařízení pro výrobu bioplynu tvoří dvojice v sobě umístěných vaků 1,2 o odlišném průměru. Na povrchu se nachází vnější vak 1. tvořící vnější plášť zařízení, v něm se uvnitř nachází fermentační vak 2 o menším průměru. Oba tyto vaky 1,2 jsou zhotoveny z materiálu na bázi polytetylénu, tedy sestávají z ohebného, vodě odolného materiálu. Z demonstrativních důvodů je předvedeno zařízení ve funkčním stavu, tedy naplněné biomasou 3 a opatřené všemi prvky a doplňky potřebnými pro funkci zařízení. Jsou obsaženy tři hadice 4,5,6, a to perforovaná dolní hadice 4, perforovaná homi hadice 5 a zavlažovači hadice 6. Názvy horní a dolní hadice 4,5 jsou zde zvoleny z důvodu jejich odlišení, podle polohy umístění těchto hadic 4,5 uvnitř fermentačního vaku 2. Vnější vak 1 má přes svůj první konec připojen vzduchový přívod 7 pro přivádění ohřátého vzduchu, v tomto případě demonstrovaný ve formě potrubí, připojeného na dmychadlo opatřené tepelným výměníkem s dodávkou tepla pomocí horkovodního systému. Vzduchový přívod 7 pro přivádění ohřátého vzduchu je do prvního konce vnějšího vaku 1 zaústěn plynotěsné, kdy je kolem koncovky ústí jeho potrubí stažen pevně konec vnějšího vaku 1_ pomocí zatahovacího popruhu 8.The basic element of the biogas plant consists of a pair of 1.2 bags of different diameters. On the surface there is an outer bag 1 forming the outer shell of the device, in which there is a fermentation bag 2 of smaller diameter inside. Both of these bags 1,2 are made of a polyethylene-based material, i.e. they consist of a flexible, water-resistant material. For demonstrative reasons, the device is presented in a functional state, ie filled with biomass 3 and provided with all elements and accessories necessary for the function of the device. There are three hoses 4,5,6, namely a perforated lower hose 4, a perforated homi hose 5 and an irrigation hose 6. The names of the upper and lower hoses 4,5 are chosen here to distinguish them, according to the location of these hoses 4,5 inside the fermentation bag 2. The outer bag 1 has an air inlet 7 connected via its first end to supply heated air, in this case demonstrated in the form of a pipe connected to a blower provided with a heat exchanger with heat supply by means of a hot water system. The air inlet 7 for the supply of heated air is gas-tight to the first end of the outer bag 1, when the end of the outer bag 7 is firmly pulled around the end of the mouth of its pipe by means of a retracting strap 8.

Horní hadice 5 je připojena na bioplynový odvod 9 pro odvádění bioplynu, opatřený uzavíracím ventilem. Zavlažovači hadice 6 je připojena na perkolátový přívod 10 pro přivádění perkolátu, tj. upravené kompostové šťávy. Horní hadice 5 a dolní hadice 4 jsou propojeny prostřednictvím spojovacího kanálu 11, uzpůsobeného pomocí uzavíracích prvků pro jejich dočasné propojování a uzavírání podle aktuální potřeby. Spojovací kanál 11 je připojen na pohonnou jednotku 12 uzpůsobenou pro proudění tekutých médií, tedy kapalin a plynů, v tomto příkladu demonstrovanou jako dmychadlo s ventilátorem a čerpadlem. Pomocí uzávěrů je možno řídit, odkud a kam bude proudění uskutečněno. Tedy je možné přepojováním a uzavíráním či otevíráním zajistit pomocí pohonné jednotky 12 proudění plynného média z horní hadice 5 přes spojovací kanál 11 do dolní hadice 4, odčerpáváni média z horní hadice 5 do bioplynového odvodu 9, odčerpávání kapaliny, šťávy, z dolní hadice 4, atd.The upper hose 5 is connected to a biogas outlet 9 for discharging biogas, provided with a shut-off valve. The irrigation hose 6 is connected to a percolate supply 10 for supplying percolate, i.e. treated compost juice. The upper hose 5 and the lower hose 4 are connected by means of a connecting channel 11, adapted by means of closing elements for their temporary connection and closing according to the current need. The connecting channel 11 is connected to a drive unit 12 adapted for the flow of liquid media, i.e. liquids and gases, demonstrated in this example as a blower with a fan and a pump. With the help of closures it is possible to control from where and where the flow will take place. Thus, by switching and closing or opening, it is possible to ensure the flow of gaseous medium from the upper hose 5 through the connecting channel 11 to the lower hose 4 by means of the drive unit 12, pumping the medium from the upper hose 5 to the biogas outlet 9, pumping liquid, juice etc.

Vnější vak 1 má vzduchový přívod 7 připojen přes svůj první konec, přičemž fermentační vak 2 má svůj první konec plynotěsně uzavřen v prostoru uvnitř vnějšího vaku 1, například pomocí spony 14. Vaky 1.2 mají jejich druhé konce opatřeny společným pevným čelem 15. na němž jsou upevněny pohonná jednotka 12, spojovací kanál 11 pro propojení horní hadice 5 s dolní hadicí 4 a termostat 16.The outer bag 1 has an air inlet 7 connected via its first end, the fermentation bag 2 having its first end gas-tightly closed in the space inside the outer bag 1, for example by a clip 14. The bags 1.2 have their second ends provided with a common fixed face 15. the drive unit 12, the connecting channel 11 for connecting the upper hose 5 to the lower hose 4 and the thermostat 16 are fixed.

Vaky 1,2 ve funkčním stavu leží podélně na pevné podložce, například na zpevněném venkovním terénu. Mezi fermentačním vakem 2 a vnějším vakem 1 se alespoň na bocích a nahoře nachází volný meziprostor 13, který je pro hlavní fázi zrání biomasy naplněn vzduchem o teplotě vyšší, než je teplota vnějšího prostředí vně vaků 1,2. nejméně 37°C. Hadice 4,5,6 jsou opatřeny uzávěry a procházejí fermentačním vakem 2 podélně. Všechny tři hadice 4,5,6 jsou v průběhu celé své délky uvnitř fermentačního vaku 2 opatřeny výtokovými otvory, přičemž každá z nich má jeden svůj konec zaslepen a umístěn blízkosti prvního konce fermentačního vaku 2 a druhý konec umístěn venku, na čele 15 nebo dále. Celý úsek dolní hadice 4, nacházející se ve fermentačním vaku 2, prochází fermentačním vakem 2 v jeho spodní polovině, zatímco celý úsek horní hadice 5 a zavlažovači hadice 6, nacházející se ve fermentačním vaku 2, prochází fermentačním vakem 2 v jeho homí polovině.The bags 1,2 in the functional state lie longitudinally on a solid base, for example on a paved outdoor terrain. Between the fermentation bag 2 and the outer bag 1 there is a free space 13 at least on the sides and above, which for the main phase of biomass maturation is filled with air at a temperature higher than the ambient temperature outside the bags 1,2. at least 37 ° C. The hoses 4,5,6 are provided with closures and pass longitudinally through the fermentation bag 2. All three hoses 4,5,6 are provided with outlet openings inside the fermentation bag 2 throughout their length, each of which has one end blinded and located near the first end of the fermentation bag 2 and the other end located outside, on the face 15 or further. . The entire section of the lower hose 4 located in the fermentation bag 2 passes through the fermentation bag 2 in its lower half, while the entire section of the upper hose 5 and the irrigation hose 6 located in the fermentation bag 2 passes through the fermentation bag 2 in its upper half.

Způsob výroby bioplynu pomocí tohoto zařízení je následující.The method of biogas production using this device is as follows.

* · « * · « • · · * * · · · · • · ♦ · · · ·* · «* ·« • · · * * · · · · • · ♦ · · · ·

Plastové vaky 1,2 se v harmonikově složeném stavu dopraví na místo plnění. Pro plnění se použije upravená nebo neupravená biomasa 3 s případnými organickými a/nebo anorganickými příměsemi. Základ biomasy 3 tvoří například posekaná tráva s příměsí kompostu a kompostotvomých bakterií, travní siláž, sláma, drcené dřevní štěpky, kůra, spadané listí, odpady z pálenic nebo jiné průmyslové a zemědělské odpady, příměs digestátu apod. Je vhodné, aby biomasa měla složení a příměsi zvoleny a upraveny tak, aby dosažitelná produkce bioplynu byla co nejvyšší. Biomasa 3 s případnými příměsemi se do dvojice vaků 1,2 plní, případně pěchuje, například pomocí šnekového lisu. Při plnění se harmonikový tvar vaků 1,2 rozprostírá do délky, naplňuje se hmotou vnitřní, fermentační vak 2 a současně se vtahují do fermentačního vaku 2 i hadice 4,5,6. Plnění se provádí od prvního konce, nebo od druhého konce vaků 1,2. Tak například, může se začít plněním od čela 15, které například tvoří klenuté dno pevně zakotvené na podložce a mající na sobě již upevněny vystupující konce hadic 4,5.6, armatury se spojovacím kanálem 11 a pohonnou jednotku 12 pro pohon médií. Na čelo 15 jsou upevněny vaky 1,2 pomocí stahovacího popruhu 8, příruby, apod. Při plnění se plnicí stroj nebo jiné plnicí zařízení pomalu posunuje, přičemž se naplněný úsek dvojice vaků 1,2 pokládá na podložku. Po naplnění fermentačního vaku 2 biomasou 3 se uzavře dosud volný první konec fermentačního vaku 2 sponou 14. Na první konec vnějšího vaku 1 se pak připojí vzduchový přívod 7 pro přivádění ohřátého vzduchu s příslušenstvím.The plastic bags 1,2 are transported in the accordion-folded state to the place of filling. Treated or untreated biomass 3 with possible organic and / or inorganic additives is used for filling. The basis of biomass 3 consists of, for example, cut grass with compost and compost-forming bacteria, grass silage, straw, crushed wood chips, bark, fallen leaves, waste from distilleries or other industrial and agricultural waste, digestate, etc. It is suitable that the biomass has the composition and admixtures are selected and adjusted so that the achievable biogas production is as high as possible. The biomass 3 with possible admixtures is filled or compacted into the pair of bags 1,2, for example by means of a screw press. During filling, the accordion shape of the bags 1,2 extends in length, the inner fermentation bag 2 is filled with the mass and at the same time the hoses 4,5,6 are drawn into the fermentation bag 2. Filling is performed from the first end, or from the second end of the bags 1,2. For example, the filling can start from the face 15, which, for example, forms an arched bottom firmly anchored on the base and already having the protruding ends of the hoses 4,5,6, the fittings with the connecting channel 11 and the drive unit 12 for driving the media already mounted thereon. The bags 1,2 are fastened to the face 15 by means of a tightening strap 8, a flange, etc. During filling, the filling machine or other filling device moves slowly, while the filled section of the pair of bags 1,2 is placed on the pad. After filling the fermentation bag 2 with biomass 3, the still free first end of the fermentation bag 2 is closed with a clip 14. An air inlet 7 is then connected to the first end of the outer bag 1 for supplying heated air with accessories.

V první fázi postupu se nejprve pomocí pohonné jednotky 12 vhání do fermentačního vaku 2 pres dolní hadici 4 tepelně neupravený vzduch z vnějšího prostředí, přičemž je spojovací kanál 11 uzavřen. Toto vhánění se může provádět například po dobu jednoho až čtyř dnů, což je stejně dlouho jako u dosavadního stavu. Provzdušněním se nastartuje urychlená aerobní fáze zrání, kdy kvašením provzdušněné biomasy 3 samovolně stoupne teplota v biomase 3 na 40 až 50° C. U dosavadního stavu pak probíhá aerobní proces zrání cca po dobu šesti měsíců při trvalém zavzdušňování, zatímco s využitím vynálezu následuje ukončení vhánění vzduchu a zrání anaerobní, které probíhá pouze po dobu 30 až 60 dnů. S využitím vynálezu se po první etapě, například dvoudenní době, před započetím anaerobní fáze zrání, na fermentačnim vaku 2 vytvoří tepelný štít nafouknutím meziprostoru 13 mezi oběma vaky 1,2. což se provede vzduchem ohřátým na 40 až 50° C, vháněným přes vzduchový přívod 7. Po ukončení přivádění vzduchu do biomasy 3 se v anaerobní fázi zrání podle vynálezu zajišťuje cílená temperovaná cirkulace tekutých médií, tedy plynů a kapalin, přes biomasu 3. Zráním vznikající plyny se protlačují přes biomasu 3 směrem nahoru a shromažďují se v horní hadici 5. Zpočátku je koncentrace bioplynu malá, a proto se plynné médium z horní části fermentačního vaku 2 odvádí přes horní hadici 5 do spojovacího kanálu 11 a odtud se vhání přes dolní hadici 4 zpět do biomasy 3. Odspodu proudí plyny přes biomasu 3 nahoru, přičemž plyny biomasu 3 zanechají porézní, což podporuje tvorbu a uvolňování bioplynu. Takto se nechají média cirkulovat, přičemž se sleduje teplota ve fermentačním vaku 2 a koncentrace bioplynu v horní hadici 5. Později, až koncentrace bioplynu ekonomicky stoupne, se během anaerobní fáze fermentace, znázorněné na obr. 4, bioplyn ze zařízení odvádí, a to pomocí přepojení horní hadice 5 na bioplynový odvod 9. Ohřátý vzduch se popouští do meziprostoru 13 ve vnějším vaku l i v průběhu této anaerobní fáze zrání biomasy 3, kdy se případnému riziku prasknutí vnějšího vaku 1 přetlakem ohřátého vzduchu brání například jeho vypouštěním přes přetlakový ventil, nebo odčerpáváním zpět. Anaerobní fáze zrání, při níž se po první etapě nižší koncentrace bioplynu vyrábí koncentrovaný využitelný bioplyn, trvá po dobu 30 až 60 dnů. V průběhu zrání biomasy 3 se přes perforovanou zavlažovači hadici 6 do zrající biomasy 3 podle potřeby dávkuje perkolát, předehřátý na 30 až 50° C a pomocí tohoto dávkování perkolátu, vhánění ohřátého vzduchu do vnějšího vaku 1 a proudění ohřátého vzduchu přes dolní hadici 4 a horní hadici 5 se udržuje po dobu zrání biomasy 3, s využitím termostatu 16, uvnitř fermentačního vaku 2 teplota nejméně 37° C Šťávy, vznikající fermentací, a také přídavkem perkolátu, se hromadí vlivem gravitace v dolní části fermentačního vaku 2. Odtud se odvádějí podle potřeby, například jedenkrát denně, například odčerpáním čerpadlem nebo odsáním, přes dolní hadici 4, po jejím přepojení na vhodnou, na obrázcích neznázoměnou skladovací nádobu. Část šťáv je účelné uschovat a použít jako vstupní médium pro další šarži při příštím plnění a zbytek se po zpracování dávkuje jako perkolát zpět do zařízení. Úprava šťáv na předehřátý perkolát spočívá v tom, že surová šťáva se přefiltruje a ohřeje na teplotu 30 až 50° C, a takto upravená se přidá zpět do fermentačního vaku 2.In the first phase of the process, the unheated air from the outside environment is first blown into the fermentation bag 2 via the lower hose 4 by means of the drive unit 12, the connecting channel 11 being closed. This injection can be carried out, for example, for one to four days, which is the same time as before. Aeration starts the accelerated aerobic maturation phase, when fermentation of aerated biomass 3 spontaneously raises the temperature in biomass 3 to 40 to 50 ° C. In the current state, the aerobic maturation process takes place for about six months with continuous aeration, while using the invention air and anaerobic maturation, which takes place only for 30 to 60 days. Using the invention, after the first stage, for example a two-day period, before the start of the anaerobic maturation phase, a heat shield is formed on the fermentation bag 2 by inflating the interspace 13 between the two bags 1,2. this is done by air heated to 40 to 50 ° C, blown through the air supply 7. After the air supply to the biomass 3 is completed, in the anaerobic maturation phase according to the invention a targeted tempered circulation of liquid media, i.e. gases and liquids, is ensured through the biomass 3. the gases are forced upwards through the biomass 3 and collected in the upper hose 5. Initially, the biogas concentration is small, and therefore the gaseous medium from the upper part of the fermentation bag 2 is discharged through the upper hose 5 into the connecting channel 11 and blown through the lower hose 4. back to biomass 3. From below, the gases flow upwards through the biomass 3, leaving the biomass gases 3 porous, which promotes the formation and release of biogas. In this way, the media is circulated, monitoring the temperature in the fermentation bag 2 and the biogas concentration in the upper hose 5. Later, when the biogas concentration rises economically, during the anaerobic fermentation phase shown in Fig. 4, the biogas is removed from the plant by switching of the upper hose 5 to the biogas outlet 9. The heated air is released into the intermediate space 13 in the outer bag during this anaerobic phase of biomass maturation 3, where the possible risk of bursting the outer bag 1 by overpressure of heated air . The anaerobic maturation phase, in which concentrated usable biogas is produced after the first stage of lower biogas concentration, lasts for 30 to 60 days. During the maturation of the biomass 3, percolate, preheated to 30 to 50 ° C, is dosed into the maturing biomass 3 via the perforated irrigation hose 6 and, by means of this dosing of percolate, heated air is blown into the outer bag 1 and heated air flows through the lower hose 4 and the upper hose 5 maintains a temperature of at least 37 ° C during the maturation of the biomass 3, using a thermostat 16, inside the fermentation bag 2 The juice produced by the fermentation and also by the addition of percolate accumulates by gravity in the lower part of the fermentation bag 2. , for example once a day, for example by pumping or suction, through the lower hose 4, after it has been connected to a suitable storage container (not shown in the figures). It is expedient to store some of the juices and use them as input medium for the next batch during the next filling, and the rest is dosed back to the device as percolate after processing. The preparation of the juices into preheated percolate consists in that the raw juice is filtered and heated to a temperature of 30 to 50 ° C, and the thus prepared is added back to the fermentation bag 2.

Poté, kdy je obsažená biomasa 3 dostatečně zkompostována, se vypnou a případně odpojí přídavná zařízení, vaky 1,2 se rozříznou a zkompostovaný materiál se odebere k použití nebo dalšímu zpracování. Případně se část zkompostovaného materiálu uschová a použije jako startovací přídavek do biomasy 3 při další šarži kompostování. Zmíněný tepelný štít lze na fermentačním vaku 2 vytvořit podle vynálezu buď hned po naplnění vaků 1,2, nebo později, avšak v zásadě kdykoliv předtím, než se ukončí úvodní přivádění vzduchu do biomasy 3 přes dolní hadici 4.After the contained biomass 3 has been sufficiently composted, the additional devices are switched off and possibly disconnected, the bags 1,2 are cut and the composted material is removed for use or further processing. Alternatively, part of the composted material is stored and used as a starting additive to the biomass 3 in the next batch of composting. According to the invention, said heat shield can be formed on the fermentation bag 2 either immediately after the bags 1, 2 or later, but in principle at any time before the initial supply of air to the biomass 3 via the lower hose 4 is completed.

TV ··.···: *·% .: .··. * · · · « · · • · · » V·· ·♦·· ·· v«« ···· ··· ♦ ·TV ··. ···: * ·%.:. ··. * · · · «· · • · · V ·· · ♦ ·· ·· v« «···· ··· ♦ ·

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS

Claims

PATENT CLAIMS

A method for producing biogas in a bag by fermenting biomass (3), wherein the biomass (3) is filled for fermentation into a pre-prepared fermentation bag (2) made of flexible, water-impermeable material, together with any impurities, and fed simultaneously to the fermentation plant. of the bag (2) is drawn in by a perforated lower hose (4), at least a part of which is then passed through the lower half of the contained mass in the filled fermentation bag (4), and when at least one end of the lower hose (4) is allowed to exit the filled fermentation bag ( 2), after which air is blown into the biomass (3) via the perforated lower hose (4) and the biomass (3) inside the fermentation bag (2) matures by an aerobic process, said air injection being performed after filling the fermentation bag (2) to initiate maturation of the biomass (3) and is accompanied by an increase in the temperature of the biomass (3), characterized in that when filling the biomass (3) into the fermentation bag (2) another, outer bag (1) with a larger diameter is added and during filling into the fermentation bag (2 ) additionally draw at least one irrigation hose (6) and at least one perforated upper hose (5), which are at least partially placed in the biomass (3) higher than the lower hose (4), and then, after filling the fermentation bag (2) with biomass ( 3), a heat shield is formed on the fermentation bag (2) by inflating the intermediate space (13) between the two bags (1,2) with a heated gaseous medium and by means of this heat shield anaerobic maturation is performed after aerobic maturation, maintaining the biomass temperature ( 3) during a specified temperature range, wherein liquid media are allowed to flow through and through the perforated upper and lower hoses (4,5) at least in time intervals, into one of the biomass (3), one of said perforated hoses (4,5) performing and a second discharge of these media and by means of an irrigation hose (6) a liquid is dosed into the biomass (3) during the maturation, supporting the maturation of the biomass (3) and the development of biogas.

Method for producing biogas in a bag according to claim 1, characterized in that when filling the bags (1, 2), the first ends of all said hoses (4,5,6) are placed inside the fermentation bag (2) in the biomass (3), near the first end of the fermentation bag (2), while the other ends of these hoses (4,5,6) are located at the other end outside the fermentation bag (2) and outside the outer bag (1), when initially,

immediately after filling the fermentation bag (2), the ends of these hoses (4,5,6) outside the bags (1,2) are temporarily closed, but subsequently during the maturation of the biomass (3) the protruding ends of the hoses (4,5, 6) open and the ends of the perforated upper hose (5) and the lower hose (4) are at least temporarily connected.

A method for producing biogas in a bag according to claims 1 and 2, characterized in that the first end of the fermentation bag (2) is closed and then the outer bag (1) is provided with a heated medium supply, for example an air supply (7). (13) between the two bags (1,2) and also closes.

Method for producing biogas in a bag according to claim 3, characterized in that air is blown into the lower hose (4) for a limited period of time following the filling of the fermentation bag (2) with biomass (3), after which this blowing is stopped when the temperature inside the fermentation bag reaches at least 40 ° C, a heat shield is formed around the fermentation bag (2) so that a heated medium, for example heated air, is blown into the outer bag (1), through which the outer bag (1) is inflated until the free space (13) between the two bags (1,2) is not filled, after which the heated medium is subsequently admitted at least in stages to the space (13) in the outer bag (1) even during the maturation of the biomass (3).

A method for producing biogas in a bag according to claim 4, characterized in that the aerobic fermentation phase of the biomass (3) is carried out first, initiated by inheating unheated air into the lower hose (4) for 1 to 4 days, after which an anaerobic fermentation phase is carried out, during which a gaseous medium, for example air, heated to a temperature of 40 to 50 ° C is injected into the outer bag (1), this anaerobic phase being allowed to run for 30 to 60 days, and finally, after performing both said stages of biomass maturation (3), both bags (1,2) are cut and the processed biomass (3) is removed.

Method for producing biogas in a bag according to claims 4 and 5, characterized in that maturation by media flow is promoted in the biomass (3) in such a way that the gaseous media flowing through the biomass (3) and collecting in the upper hose (5) ) are pumped out and blown back into the lower hose (4), which is done especially at lower biogas concentrations at the beginning of the anaerobic maturation phase, when later, also in the anaerobic maturation phase, when the specified methane concentration from the upper hose is reached (5) the gaseous medium is discharged as biogas.

A method for producing biogas in a bag according to claims 6 and 7, characterized in that during the maturation of the biomass (3), percolate preheated to 30 to 50 ° C is metered into the maturing biomass (3) via a perforated irrigation hose (6) and by means of this dosing of percolate, the injection of heated air into the outer bag (1) and the flow of liquid media through the lower hose (4) and the upper hose (5), a temperature of at least 37 ° C is maintained during the maturation of the biomass inside the fermentation bag.

A method for producing biogas in a bag according to claim 6, characterized in that the juices accumulated in the lower part of the fermentation bag (2) are discharged from the fermentation bag (2), for example by pumping or suction through the lower hose (4). at least part of them is filtered, heated to 30 to 50 ° C and added as percolate back to the fermentation bag (2).

Biogas plant by a method according to any one of claims 1 to 8, comprising a fermentation bag (2) consisting of a flexible water-impermeable material, a perforated lower hose (4) with at least a section passing through the lower half of the fermentation bag (4) and the necessary supply and closing elements, wherein the lower hose (4) has at least temporarily connected at least one air supply drive unit (12), characterized in that the fermentation bag (2) is provided on the outside with at least one larger diameter outer bag (1) consisting of air and water impermeable material, the fermentation bag (2) being provided with at least one irrigation hose (6) and at least one upper hose (5) with at least a section passing through the upper half of the fermentation bag (2), the outer bag (1) having at least one element for the supply of heated medium is connected, for example an air supply (7) for the supply of heated air, the irrigation hose (6) has a percolate supply (10) for the supply of percolate and an upper the hose (5) has a biogas outlet (9) connected to the biogas outlet.

Biogas plant according to claim 9, characterized in that the upper hose (5) and the lower hose (4) are provided with a connecting channel (11) for their at least temporary connection, said connecting channel (11) being connected to a drive a unit (12) which is of a type for both air supply and medium flow drive.

Biogas plant according to claims 9 and 10, characterized in that the outer bag (1) has a heated medium supply element, for example an air supply (7), connected via its first end, the fermentation bag (2) having its own the first end is gas-tightly closed in the space inside the outer bag (1) and both bags (1,2) have their second ends provided with a common fixed face (15) on which the drive unit (12), the connecting channel (11) for connecting the upper hose (4) with lower hose (5) and thermostat (16).

Biogas plant according to Claims 9 to 11, characterized in that the bags (1, 2) are arranged longitudinally on a solid support in the functional state, the at least on the sides between the fermentation bag (2) and the outer bag (1) and above there is a free space (13) which is at least temporarily filled with air at a temperature of at least 37 ° C.

Biogas plant according to claims 9 to 12, characterized in that all perforated hoses (4,5,6) contained in the plant are provided with at least one closure, pass through the fermentation bag (2) in the direction of its length, are provided with outlet openings throughout its length inside the fermentation bag (2) and each of them has one end located near the first end of the fermentation bag (2).

Biogas plant according to claims 9 to 13, characterized in that the entire section of the lower hose (4) located in the fermentation bag (2) passes through the fermentation bag (2) in its lower part, while the entire section of the upper hose (5) and the irrigation hose (6) located in the fermentation bag (2) passes through the fermentation bag (2) in its upper part.

Biogas plant according to claims 9 to 14, characterized in that the fermentation bag (2) and the outer bag (1) are made of a polyethylene-based material and all hoses (4,5,6) are in a flexible form.