Anaerob fermentációs reaktorok
Általános ismertető
Helyiség:
Budapest, Népszínház utca 8. alagsor P23-as helyiség
Labor neve:
Biogáz kísérleti bemutató terem. (Laborfeladatok ellátására is alkalmas kísérleti bemutatóterem.)
A laboratórium elsősorban – a napjainkban egyik leginkább előtérbe kerülő megújuló energiaforrás – a biogáz előállítás optimalizálásának vizsgálatára alkalmas. A kutatások e témakörben főként a mezőgazdasági hulladék anyagból nyerhető energia gázosítási technológiájának nagy problémáját célozza meg.
A helyiségben különböző szerves anyagok vegyszeres előkezelése, különböző gépészeti berendezésekkel mechanikai aprítása, a kapott vizes szubsztrát fermentálása, illetve a keletkező biogáz analizálása történik. Az egyes köztes állapotokban a keletkezett anyagok kémiai analizálása is biztosítható.
Laborfelelős:
- Bakosné Dr. Diószegi Mónika — Laborvezető
Laboránsok
- Győri Dorottya (demonstrátor)
A labororatórium oktatási célja:
- BSc képzésben részt vevő hallgatók Biogáz kutatás és alkalmazás fakultatív tantárgy gyakorlati ismereteinek elsajátítása.
- Projektmunka témakörök
- TDK, OTDK dolgozatok
- Szakdolgozatok labormunkáinak támogatása,
- PhD dolgozatok laborfeladatainak megvalósítása.
A labororatórium kutatási célja:
- K+F+I ipari együttműködés kísérleti eljárással történő kutatómunka támogatása
- Kutatóintézetekkel és más egyetemekkel, kutatócsoportokkal való együttműködés kísérletekkel történő megtámogatása.
A laboratórium feladatai:
- BSc képzésben részt vevő hallgatók Biogáz kutatás és alkalmazás fakultatív tantárgy gyakorlati óráinak biztosítása,
- Projektmunka témakörök, TDK, OTDK dolgozat Szakdolgozat laborméréseinek biztosítása.
Eszközök, berendezések
Biogáz előállító berendezések
A biogáz előállító berendezések alkalmasak különböző szubsztrátumok (szerves alapanyagok) anaerob lebontására, biogáz előállítására.
Kereskedelmi forgalomban kapható 3 db Fermac 320-as (360-as) komplex bioreaktor
Fermac 320
Thermofil és mezofil, szakaszos és folyamatos üzemű anaerob lebomlás biztosítására alkalmas.
Egyedi tervezésű dupla-falú fermentor
Egyedi fejlesztésű vízfürdős reaktor-blokk
8 db reaktor egység egyidejű mezofil, szakaszos üzemű működésének biztosítására alkalmas úgy, hogy az alapanyag a rothasztása során időszakosan beállított keverése is megoldott.
Egyedi tervezésű, vízfürdő temperálású, keverőrendszerrel ellátott boreaktor-blokk
Szárítószekrény, mint a szerves anyag hőntartását biztosító berendezés
12 db reaktor egység egyidejű mezofil, szakaszos üzemű működésének biztosítására alkalmas berendezés.
Reaktor egységek inkubálása a szárítószekrényben
Alapanyag előkezelő berendezések
A fermentációra váró alapanyagok aprítására, roncsolására, feltárására alkalmas berendezések, melyek célja a nagyobb mennyiségű és/vagy jobb minőségű gázhozam.
SHARK
A Shark fantázianevet viselő gép egy vágómalom típusú nedves aprító berendezés. A nedves aprító gépben a felületnövelés és roncsolás, folyadéknyírás és ütközés elvén valósul meg. A szerkezetben egy belső forgótárcsás rész a beadagolt maximum 8% szárazanyag tartalmú vizes szubsztrátumot körülbelül 170 m/s sebességre gyorsítva, jelentős nyíróerőt ébreszt, a réteg határfelületein szétroncsolva ezzel a részecskék tekintélyes hányadát. A gép alkalmas a vizes közeg ipari körülmények között történő többszöri recirkuláltatására.
Shark nyírótechnológiával működő vizes aprító berendezés
Hidrodinamikus előkezelő berendezés
A növényi sejtek mesterséges aprítása történhet kavitációs jelenség segítségével. A kavitáció során a szilárd felületek mentén keletkező buborékokban tűszerű benyomódás alakul ki, ami azok összeomlásához vezet. A buborékok nem szimmetrikus összeomlásának hatására lökéshullámok alakulnak ki a folyadékban. Mivel ez a jelenség nagy hőmérséklet és nyomás mellett játszódik le, a folyadékban levő különböző anyagi részecskék felületén erózió/korrózió alakul ki. A keletkező lökéshullámok az anyagi részecskék jelentős felgyorsulását is eredményezik. Ezek ütközése nagymértékű változást okoz egymás felületi szerkezetében, reaktivitásában, így az anyagban kémia, szerkezeti és fizika alaktani átalakulások mennek végbe. A hidrodinamikus kavitációs berendezés átfolyásos rendszerű egyszerű gépészeti berendezése látható alább.
Hidrodinamikus kavitációs berendezés
Analitikai berendezések, analitikához szükséges berendezések, frakcionáló berendezés
Gázanalizáló mérőhely
A GC DANI Master Fast Chromatograph professzionális berendezés a biogáz gyors és pontos minőségi elemzésének elvégzésére alkalmas.
GC DANI Master Fast Chromatograph
Kemence
A Nabatherm CE 4/11/R6 típusú kemencével az alapanyagok szárazanyag és szerves szárazanyag-tartalmának meghatározását lehet elvégezni.
Nabatherm CE 4/11/R6 típusú kemence és a sorszámozott kerámia edények
Analitikai mérleg
A szárazanyag-tartalom, a szerves szárazanyag-tartalom és a kémiai oxigén igény (KOI) mérés oldatainak elkészítéséhez, továbbá a pozitív fermentációs minta mikrokristályos cellulóz kiméréséhez szükséges tömegmérést egy Sartorius AX224 négytizedes pontosságú mérleg biztosítja.
Analitikai mérleg (Forrás: saját kép)
Exszikkátor
A szárazanyag-tartalom és a szerves szárazanyag-tartalom mérése során a mintákkal teli tégelyek magas hőmérsékletűek. A kemencéből kivéve, a vastag falú üvegből készült exszikkátor biztosítja szobahőmérsékletre hűlésüket. A minták levegőből felvehető nedvességtartalmának elkerülését az exszikkátorban levő szárítószer, a szilikagél gátolja.
Az exszikkátor
pH mérés
A fermentációs vizsgálatok elején és végén a minták pH értékét a FERMAC 320 típusú fermentációs bioreaktor pH mérője biztosítja.
A Fermac 320 pH mérője
Frakcionáló berendezés, Reutsch rázógép a szitasorral
Száraz alapanyag frakcionálását lehet a rázó szitasorral elvégezni.
Reutsch rázógép a szitasorral
Referencia
Nyertes pályázatok:
- TÁMOP-4.2.1.B-11/2/KMR-2011-0001 Kritikus infrastruktúra védelmi kutatások
ENERGIABIZTONSÁG KKT (A két darab egyedi tervezésű (Dupla-falu és a vízfürdő reaktor-blokk megtervezése, kivitelezése, fentebb látható)
- KMOP-4.2.1./B-10-2011-0005 pályázat
PhD doktori disszertáció:
- Bakosné Dr. Diószegi Mónika: Speciális mechanikus előkezelés hatásának vizsgálata biogáz hozam növelése céljából,
Óbudai Egyetem, Biztonságtudományi Doktori Iskola 2015. Eredmény: Summa cum laude
Szakdolgozatok:
- Kiss Zsolt: Vízfürdő temperálású bioreaktor-blokk teljesítményoptimalizálása,
Óbudai egyetem, Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki kar, Gépszerkesztő szakirány, Szakdolgozat, 2016. Szakdolgozat és védés eredménye: Jeles
TDK dolgozatok (több mint 10 darab):
- Misi Ádám: Keverőlapát fejlesztése egyedi kialakítású kísérleti fermentorhoz,
Óbudai egyetem, Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki kar, Gépszerkesztő szakirány, TDK dolgozat, 2013., OTDK 3. helyezet, 2014. Budapest - Kormos Klaudia: Kevert, szakaszos biogáz fermentáció vizsgálata
Óbudai egyetem, Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki kar, Gépszerkesztő szakirány, TDK 3. helyezet, 2013. Budapest
Kapcsolatok:
Szegedi Tudományegyetem Biotechnológiai Tanszék, Fővárosi Csatornázási Művek Dél-pesti Szennyvíztisztító Telep, Nyugat-Magyarországi Egyetem, FMK, Fa és Papíripari Technológiai Intézet