Fermentador para la fermentación anaeróbica de residuos biogénicos.

1. Fermentador horizontal en flujo tapón adecuado para la fermentación anaeróbica de residuos biogénicos previamente triturados e inoculados con productos fermentados y/o agua de prensado proveniente del tratamiento de aguas, y enriquecidos con bacterias de metano caracterizado porque dicho fermentador horizontal consta de:

- una entrada

(3) y una salida (4) de un tanque (2) y

- un sistema de agitación, provisto de un eje (10) que atraviesa dicho fermentador en su sentido longitudinal, y

porque en dicho eje (10) está dispuesta una diversidad de brazos agitadores (12) provistos de unas paletas (13), y en dicho eje (10) se asienta en el área de los extremos (4, 6) del fermentador.

2. Fermentador horizontal en flujo tapón para la fermentación anaeróbica de residuos biogénicos según la reivindicación 1 caracterizado porque dichas paletas (13) están formadas por dos chapas roturadoras (15) dispuestas en V que en un sentido de giro actúan como palas y en el otro sentido de giro actúan como paletas roturadoras, y en donde dichas chapas roturadoras (15) dispuestas en V presentan un refuerzo (23) extendido a lo largo de la bisectriz y provisto de una chapa soldada en forma de pala (18), entre dichas dos chapas roturadoras (15), y dispuesta dicha chapa soldada en forma de pala (18) apoyándose verticalmente sobre dicho refuerzo (23).

3. Fermentador horizontal en flujo tapón para la fermentación anaeróbica de residuos biogénicos según la reivindicación 1 caracterizado porque dichas chapas roturadoras (15) presentan una bonificación (17) del lado de dicha acción roturadora, en donde dicha bonificación (17) es un templado de superficie que consiste en una aplicación de chapa de metal duro.

4. Fermentador horizontal en flujo tapón para la fermentación anaeróbica de residuos biogénicos según la reivindicación 1 caracterizado porque el borde anterior conjunto (16) de ambas chapas roturadoras (15) está protegido por un riel de metal duro (16') con un perfil de sección transversal en V, y porque los brazos agitadores están formados por soportes doble T (20), cuyo extremo se modificó en el área de las chapas roturadoras en soportes de T simple, donde el travesaño de unión (22) del soporte doble T finaliza en la bisectriz entre las dos chapas roturadoras y se conformó con una prolongación (23) a modo de refuerzo.

5. Fermentador horizontal en flujo tapón para la fermentación anaeróbica de residuos biogénicos según la reivindicación 1 caracterizado porque dichas chapas roturadoras (15) pasando por encima de las paletas (13) en dirección a dicho eje (10), se conformaron como prolongaciones del frente (30) en el ancho de los brazos agitadores (12), y porque las prolongaciones del frente se conformaron de una chapa separada en forma de V, a modo de chapa frontal.

Tipo: Modelo de Utilidad. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: U201400432.

Solicitante: HITACHI ZOSEN INOVA AG.

Nacionalidad solicitante: Suiza.

Dirección: HARDTURMSTRASSE 127 8037 ZURICH SUIZA.

Inventor/es: SCHMID,WALTER.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > BIOQUIMICA; CERVEZA; BEBIDAS ALCOHOLICAS; VINO; VINAGRE;... > EQUIPOS PARA ENZIMOLOGIA O MICROBIOLOGIA (instalaciones... > Equipos para enzimología o microbiología > C12M1/107 (con medios para recoger los gases de fermentación, p. ej. metano (producción de metano por tratamiento anaerobio de lodos C02F 11/04))
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Fragmento de la descripción:

Fermentador para la fermentación anaeróbica de residuos biogénicos.

Sector de la técnica 5

La presente invención pertenece al sector del diseño de instalaciones de producción de biogás a partir de residuos biogénicos.

Estado de la técnica 10

Es conocido el interés destinado a la fermentación de residuos biogénicos, la que disminuya la carga contaminante al medio ambiente y que por otro lado permita obtener energía en forma de gas para su aprovechamiento directo como tal, o para la generación de energía eléctrica en pequeñas instalaciones. 15

La necesidad de instalaciones del tipo antes mencionado de capacidades cada vez mayores, lleva al diseño de fermentadores de mayor tamaño. Para ello, los tanques fermentadores deben construirse en el lugar, donde esto puede realizarse por la unión de segmentos para formar un tanque de acero, o como enseña el documento EP-770.675-A, el tanque fermentador horizontal 20 puede fabricarse en el lugar de hormigón. Para aumentar la capacidad, en la actualidad se diseñan tanques fermentadores horizontales de una longitud total superior a los 50 metros y un diámetro superior a los 10 metros. El sistema agitador no sólo debe mezclar los residuos biogénicos para lograr una determinada nomogene1dad, sino que además debe asegurar que los productos sólidos pesados, en especial arena y piedras no sedimenten en el fondo del 25 tanque del fermentador y en consecuencia resulte que no se puedan expulsar. En ese caso aunque el fermentador sea operado en régimen de flujo tapón, el flujo pasante no logra expeler los materiales pesados que van sedimentando, pues el movimiento del flujo tapón posee una baja velocidad de circulación. El tiempo de paso de los residuos biogénicos a través del fermentador desde la entrada hasta la salida es de varios días. El sistema agitador además del 30 mezclado ayuda a trasladar estos materiales pesados desde el fondo hacia arriba, para luego durante el posterior movimiento de descenso, transportarlos mediante el flujo tapón hacia la salida del fermentador. El sistema agitador consiste de un eje que atraviesa el fermentador que consta de una variedad de brazos agitadores, a los que en el extremo opuesto al eje, se le han instalado paletas. 35

Cuanto mayor es el diámetro del fermentador horizontal, tanto mayor es el volumen recibido de residuos biogénicos y tanto más gravosa resulta la dificultad de la sedimentación de los materiales sólidos pesados. Mediante el sistema agitador no sólo se asegura el mezclado de las bacterias de metano, sino que simultáneamente el sistema agitador traslada las partes 40 sedimentadas en el fermentador nuevamente a las capas superiores.

Un problema no resuelto aún consiste en el transporte de estos materiales sólidos dentro del fermentador horizontal desde el fondo hacia arriba, con los brazos agitadores provistos de paletas. Éstas no se apoyan directamente contra la pared externa del fermentador, sino que 45 solamente pasan a una distancia próxima de esta pared externa. Cuanto menor sea el tamaño de estos materiales sólidos que descienden, tanto más probable se produce su sedimentación en el fondo del fermentador. De manera correspondiente, después de LT cierto tiempo se formará una capa de sedimentación a pesar el proceso de agitación. La fuerza que debe emplear el sistema agitador aumenta en relación al avance de la sedimentación y a la mayor 50 duración de los tiempos de detención. La capa sedimentada además tiende a endurecerse, y por lo tanto, los fermentadores horizontales del tipo aquí mencionado, que siempre son operados con una proporción elevada de sustancia seca, deben ser vaciados y limpiados de modo correspondiente.

Otra dificultad tampoco no resuelta hasta la fecha es que debido a la operación del fermentador 5 en el modo de flujo tapón, en la parte anterior de los brazos agitadores - vista desde el sentido de giro - se acumulan en mayor grado partes sólidas de los residuos biogénicos, por lo que aumenta el peso total del eje. Ese aumento de peso automáticamente produce una mayor exigencia para el eje del sistema agitador y en consecuencia a un pandeo del mismo. Ello a su vez ocasiona que las paletas produzcan fricción en la pared del fermentador en los extremos 10 de los brazos agitadores, por lo que se incrementa nuevamente el par giroscópico en el eje y además desgaste en la pared del fermentador. Todo ello produce daños que en muchos casos recién se manifiestan años después de la puesta en servicio, y cuyas causas al principio no parecían tener explicación.

A pesar de las diferentes medidas constructivas para solucionar estos problemas, no se ha encontrado una solución razonable para ello. En ese sentido se han colocado elementos de refuerzo en el eje o instalado brazos agitadores con revestimientos en el fermentador.

Otro problema aún no resuelto radica en que a pesar de un trozado previo de los productos 20 vegetales, siempre ingresan en el fermentador, piezas sólidas longitudinales como sogas, alambres o también residuos de vegetales de mayor longitud en forma de lazos, los que se enrollan alrededor del eje durante el funcionamiento.

Descripción 25

La presente invención se refiere a un procedimiento y un dispositivo para la operación de un fermentador horizontal operado con flujo tapón, para la fermentación anaeróbica de residuos biogénicos con una entrada y una salida y un sistema de agitación, que se compone de un eje que atraviesa el fermentador en su sentido longitudinal, en el que se dispusieron una variedad 30 de brazos agitadores, donde el eje está asentado en el área de los extremos del fermentador. Los residuos biogénicos se ingresan triturados por la entrada y se inoculan con productos fermentados y/o agua de prensado proveniente del tratamiento de aguas. De esa manera el material a fermentar es enriquecido con bacterias de metano. En el fermentador, los residuos biogénicos son degradados mediante un mezclado controlado, por lo que se forma biogás y a 35 continuación después de la expulsión por la salida, son destinados a una descomposición aeróbica.

Para llevar a cabo el procedimiento es necesario que se hayan colocado en los extremos de los brazos agitadores, paletas de conformación especial que consisten en dos chapas roturadoras 40 (15) dispuestas en V, comprobando ser especialmente ventajosas las paletas, como se describieron en la reivindicaciones.

En los dibujos adjuntos se representa un ejemplo de realización del fermentador conforme a la invención, explicándose su operación y conformación con referencia a los dibujos adjuntos. 45

Breve descripción de los dibujos

Figura 1 presenta un corte vertical en sentido longitudinal a través de un fermentador, en la forma de operación según la invención y 50

Figura 2 muestra un corte vertical a través del fermentador transversal al sentido longitudinal del eje.

Figura 3 muestra una vista de un brazo agitador conformado según la invención, en la vista perpendicular al sentido longitudinal del eje, y 5

Figura 4 presenta el mismo brazo agitador en una vista girada 90º paralelo al sentido longitudinal del eje;

Figura 5 muestra un corte a través de un brazo agitador a lo largo de la línea A-A conforme la 10 Figura 4.

Modo de realización

En la Figura 1, se representa un fermentador horizontal del tipo de la invención, en corte 15 vertical realizado en sentido longitudinal. El fermentador está identificado con el número de referencia 1. Este comprende el tanque del fermentador 2, que puede ser fabricado de acero o de hormigón. De un costado existe una entrada 3 en el frente del lado de la entrada 4. Del lado opuesto existe una salida 5 en el lado 6 de salida. En ambas paredes frontales...

 


Reivindicaciones:

1. Fermentador horizontal en flujo tapón adecuado para la fermentación anaeróbica de residuos biogénicos previamente triturados e inoculados con productos fermentados y/o agua de prensado proveniente del tratamiento de aguas, y enriquecidos con bacterias de metano caracterizado porque dicho fermentador horizontal consta de:

- una entrada (3) y una salida (4) de un tanque (2) y

- un sistema de agitación, provisto de un eje (10) que atraviesa dicho fermentador en su sentido longitudinal, y

porque en dicho eje (10) está dispuesta una diversidad de brazos agitadores (12) provistos de unas paletas (13), y en dicho eje (10) se asienta en el área de los extremos (4, 6) del fermentador.

2. Fermentador horizontal en flujo tapón para la fermentación anaeróbica de residuos biogénicos según la reivindicación 1 caracterizado porque dichas paletas (13) están formadas por dos chapas roturadoras (15) dispuestas en V que en un sentido de giro actúan como palas y en el otro sentido de giro actúan como paletas roturadoras, y en donde dichas chapas roturadoras (15) dispuestas en V presentan un refuerzo (23) extendido a lo largo de la bisectriz y provisto de una chapa soldada en forma de pala (18), entre dichas dos chapas roturadoras (15), y dispuesta dicha chapa soldada en forma de pala (18) apoyándose verticalmente sobre dicho refuerzo (23).

3. Fermentador horizontal en flujo tapón para la fermentación anaeróbica de residuos biogénicos según la reivindicación 1 caracterizado porque dichas chapas roturadoras (15) presentan una bonificación (17) del lado de dicha acción roturadora, en donde dicha bonificación (17) es un templado de superficie que consiste en una aplicación de chapa de metal duro.

4. Fermentador horizontal en flujo tapón para la fermentación anaeróbica de residuos biogénicos según la reivindicación 1 caracterizado porque el borde anterior conjunto (16) de ambas chapas roturadoras (15) está protegido por un riel de metal duro (16') con un perfil de sección transversal en V, y porque los brazos agitadores están formados por soportes doble T (20), cuyo extremo se modificó en el área de las chapas roturadoras en soportes de T simple, donde el travesaño de unión (22) del soporte doble T finaliza en la bisectriz entre las dos chapas roturadoras y se conformó con una prolongación (23) a modo de refuerzo.

5. Fermentador horizontal en flujo tapón para la fermentación anaeróbica de residuos biogénicos según la reivindicación 1 caracterizado porque dichas chapas roturadoras (15) pasando por encima de las paletas (13) en dirección a dicho eje (10), se conformaron como prolongaciones del frente (30) en el ancho de los brazos agitadores (12), y porque las prolongaciones del frente se conformaron de una chapa separada en forma de V, a modo de chapa frontal.