WO2012032142A1 - Method and device for electrokinetic disintegration of the cellular components of aqueous suspensions without pre-comminution necessitated by the method - Google Patents

Method and device for electrokinetic disintegration of the cellular components of aqueous suspensions without pre-comminution necessitated by the method Download PDF

Info

Publication number
WO2012032142A1
WO2012032142A1 PCT/EP2011/065613 EP2011065613W WO2012032142A1 WO 2012032142 A1 WO2012032142 A1 WO 2012032142A1 EP 2011065613 W EP2011065613 W EP 2011065613W WO 2012032142 A1 WO2012032142 A1 WO 2012032142A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrodes
disintegration
voltage
tube
high voltage
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/065613
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Peter Sperber
Manfred Eder
Thomas Donaubauer
Stefan Donaubauer
Andreas Zacherl
John Mihopulos
Original Assignee
Süd-Chemie AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Süd-Chemie AG filed Critical Süd-Chemie AG
Publication of WO2012032142A1 publication Critical patent/WO2012032142A1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/48Treatment of water, waste water, or sewage with magnetic or electric fields
    • C02F1/487Treatment of water, waste water, or sewage with magnetic or electric fields using high frequency electromagnetic fields, e.g. pulsed electromagnetic fields
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23NMACHINES OR APPARATUS FOR TREATING HARVESTED FRUIT, VEGETABLES OR FLOWER BULBS IN BULK, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; PEELING VEGETABLES OR FRUIT IN BULK; APPARATUS FOR PREPARING ANIMAL FEEDING- STUFFS
    • A23N1/00Machines or apparatus for extracting juice
    • A23N1/006Machines or apparatus for extracting juice by electroplasmolysis
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/02Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00Treatment of sludge; Devices therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00Specific treatment goals
    • C02F2303/06Sludge reduction, e.g. by lysis

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for electrokinetic disintegration of the cell constituents of aqueous suspensions.
  • the apparatus includes a flow tube having a tube wall enclosing a longitudinal passageway and at least one pair of electrodes and high voltage generating means to which the electrodes are connected to generate an electric field therebetween.
  • dissolved and undissolved compounds serve as the substrate of various microorganisms. These are capable of producing not only biomass from the suspension via a multistep biochemical conversion (hydrolysis - acidogenesis - aceticogenesis - methanogenesis) but also flammable gases, mainly methane and hydrogen, as part of the energy metabolism.
  • digests are often at temperatures above ambient temperature, usually between 35 ° C and 40 ° C (mesophile) or between 50 ° C and 55 ° C (thermophile).
  • temperature, acid capacity, pH and mixing has a decisive influence on the quality of the process, ie the gas yield during the reaction and thus the eventual energy recovery from the starting material. In all systems of this type, therefore, large amounts of energy are used for the input of heat and mixing energy.
  • the viscosity of the suspension can be reduced and thus the pumpability can be increased, whereby the energy expenditure for pumping and circulating decreases.
  • the overall efficiency of the system is thereby increased.
  • Another application is the treatment of aqueous suspensions in the food industry, such as those incurred in the fruit juice industry. Here can be increased by the treatment of product output.
  • paper sludge can be uniformly applied to the paper machine by homogenization, thereby improving paper quality.
  • all aqueous media are suitable for treatment whose ingredients consist at least partially of cells or cell aggregates.
  • a device for electrokinetic disintegration of the cell components of aqueous suspensions of plant material of the type mentioned in which the electrodes are annular integrated into the pipe wall and part of the inside of the pipe wall, so that they are pumped with the suspension in Standing in contact.
  • the electrodes are spaced apart in the flow direction of the suspension, and between them is a likewise annular isolation region.
  • the cross section of the flow tube may be oval or rectangular.
  • the voltage applied to the electrodes is 0.1 to 50 kV and has a pulse rate of 10 to 500 Hz.
  • the generated field strength is 0.2 to 10 kV / cm, with the flow tube having a diameter of 1 to 20 cm.
  • the conductivity of the treated suspension is 0.01 to 0.50 S / m, with a tomato suspension, an energy of 0.01 to 5.0 kJ / kg is introduced.
  • a similar device is also known from WO 2006/017738.
  • a device for the destruction of pathogenic microorganisms in liquids, including blood in which the cross section of the passage opening is between 2 and 40 mm 2 , the cross-sectional opening is rectangular and to opposing electrodes a voltage of up to 100 V is created.
  • the voltage has a frequency of 400 Hz to 1 MHz.
  • a current of up to 2 A In the treatment of human blood flows a current of up to 2 A.
  • Electrodes are connected to a DC voltage source.
  • the electrodes are immersed in the water to be treated.
  • a disintegration device in which extends axially and centrally in the flow tube, a rod-shaped electrode which is electrically insulated , A high voltage of more than 10 kV is applied to the rod-shaped electrode. It can be DC or AC in the kHz range.
  • the electric field has a radial structure.
  • Such a device is also known from DE 20 2010 000 025. In this design, it can lead to blockages and blockages in the pipe system. This can be avoided by pre-shredding. This pre-shredding (e.g., macerator) reduces the overall efficiency because of the need to use a lot of energy for crushing and also increases the maintenance effort due to the wear associated with comminution.
  • the flow tube must have a large length or the suspension must be passed several times through the disintegration device in order to achieve optimum disintegration for the use of the suspension, for example in a biogas plant.
  • the invention has for its object to increase the effectiveness of the disintegration.
  • this object is achieved in a device of the type described above in that the passage opening has two opposite and mutually parallel, planar inner surfaces and that the electrodes are arranged within the tube wall at a small distance from and parallel to the flat inner surfaces.
  • this object is achieved in that the electric field over the cross section of the passage opening is uniform.
  • the generated field strength over the cross section of the passage opening is substantially uniform.
  • the passage opening has a rectangular cross section with flat inner surfaces and the electrodes extend substantially over the full width of the rectangular cross section of the passage opening.
  • the uniformity of the electric field is further improved.
  • Disintegration devices with an axial, central rod electrode have hitherto been used in practice, in particular.
  • the field strength is very high and decreases radially outward.
  • this has the consequence that the suspension or the medium must be treated several times.
  • rod electrode holders are required at the end. These easily lead to blockages or blockages of the passage opening.
  • the fact that the electrodes are integrated into the pipe wall in the integration device according to the invention, the passage opening is free, so that the risk of clogging or blocking by an axial, central rod electrode or its support no longer exists.
  • the electrodes are useful metal strips which are integrated into the wall of the flow tube and are insulated by a plastic layer of about 1 mm thickness of the free cross-section of the passage opening and thus of the suspension to be treated. The disintegration therefore takes place without current flow and only through the electric field, so that the power consumption is extremely low, and e.g. less than 50 watts.
  • two or more electrode pairs of alternating polarity are arranged behind one another along the passage opening.
  • the disintegration effect is also enhanced.
  • the polarity of the electric field then changes along the flow tube.
  • the disintegration device is constructed in such a way that a metal outer tube is spaced around an inner tube of glass fiber reinforced plastic, wherein the number of electrode pairs rests on the outside of the inner tube.
  • the high voltage device is located in the space between inner tube and outer tube.
  • the high voltage device preferably consists of two power supplies, each having a controllable positive or negative high voltage of e.g. generate up to 150 kV. Between the electrodes is then the double voltage, ie up to 300 kV.
  • the high voltage device generates DC voltage.
  • AC voltage is also possible, the frequency being 1 Hz to 5 MHz, preferably 1 Hz to 5 kHz.
  • the remaining space between the inner tube and outer space is potted with plastic and may still be surrounded by a polypropylene tube, which acts as a protective screen.
  • the metal outer tube serves as a heat sink for the high voltage device and at the same time as grounding of the device.
  • the high-voltage device contains only a single power supply, one of the electrodes is at earth potential.
  • the flow tube of the disintegration device may be a tube element with a length of about 2 m, wherein the passage opening has a rectangular cross section of 7 by 12 cm.
  • Two pairs of electrodes lie on the wider side of the rectangular cross section and the electrodes accordingly have a width of about 12 cm. Their length can be about 55 cm.
  • a DN150 flange connection with reductions can be located on the rectangular cross-section of the passage opening.
  • the inventive method and apparatus for disintegration is for the treatment of suspensions such as excess sludge, primary sludge, circulating sludge, substrates from agriculture, waste from the food industry, etc. suitable.
  • suspensions such as excess sludge, primary sludge, circulating sludge, substrates from agriculture, waste from the food industry, etc. suitable.
  • the suspension is better flowable and thus easier to pump.
  • the tendency to foaming is reduced. Homogenization of the suspension can also be detected.
  • an increased biogas yield in the anaerobic stabilization compared to untreated sludge is achieved. In the end, this also increases the degree of digestion, which in turn has positive effects on drainability and the chargeable disposal of residual sludge.
  • Figure 1 in a spatial representation and in section, the device for disintegration of digested sludge.
  • Figure 2 shows in section a part of the disintegration device with two pairs of electrodes.
  • 3 shows the disintegration device in longitudinal section;
  • Fig. 4 the disintegration device rotated by 90 ° in longitudinal section;
  • Fig. 5 the disintegration device in section to 5-5 of Fig. 4 and
  • Fig. 6 shows a possible flow diagram of a plant in which the disintegration device is installed.
  • the disintegration device 10 has a flow tube, which is formed from a circular cylindrical outer tube 12 and an inner tube 14, and in the space between the outer tube 12 and the inner tube 14, a high voltage device 16 and two pairs of electrodes 18, 20, located on the outside of the inner tube 14 lie.
  • the inner tube 14 has over almost its entire length a passage opening 15 of rectangular cross-section, so that the passage opening is bounded by flat inner surfaces 24.
  • the aspect ratio of the rectangular cross section is about 1: 2.
  • the inner tube 14 has only one flange connection 22, to which a reduction 26 adjoins the rectangular cross-section.
  • the inner tube 14 is made of fiberglass-reinforced plastic.
  • the inner tube 14 has a wide outer surface 28 and a narrow outer surface 30.
  • the electrodes 32 of the first and second pairs of electrodes 18, 20 are each metal strips, which are placed on the wide outer side 28 of the inner tube 14.
  • the electrodes 32 of each electrode pair 18, 20 are each arranged opposite one another, wherein a distance of a few centimeters exists between the first electrode pair 18 and the second electrode pair 20.
  • the high-voltage device 16 is further arranged, which consists of two power supplies 34, 36.
  • Each electrode 32 is connected to a power supply 34, 36.
  • the power supplies 34, 36 are each potted in a block and can generate a voltage of up to + or - 150 kV DC or AC voltage with 1 Hz to 5 MHz. In order to avoid punctures, it must be ensured that no air pockets remain in the power packs 34, 36 when casting.
  • the voltage applied between the electrodes can then be up to 300 kV.
  • the output voltage is linearly dependent on the input voltage within a control range of 30 kV to 150 kV. For the generation of DC voltage cascade circuits and for the generation of AC voltage transformers are used.
  • the electrodes 32 are connected to the power supply units 34, 36 such that the electrode pairs 18, 20 have opposite polarity. Since the electrodes 32 are isolated from the suspension to be treated by the material of the inner tube, no conduction current flows but only displacement current. Due to the galvanic separation of the two electrodes no electron flow through the suspension or lines takes place. It comes so outside the high voltage device itself to no power consumption of the system. The power consumption of the power supplies is therefore only about 50 watts.
  • the space between the inner tube 14 and the outer tube 12 is filled with a potting compound 38, wherein the potting compound 38 is still surrounded by a polypropylene tube 40, which is located directly within the metal outer tube 12 and together with the potting compound as a protective screen before high voltage serves.
  • FIG. 2 shows in detail the region of the disintegration device 10 in which the two pairs of electrodes 18, 20 are located.
  • the electrodes 32 are located within the potting compound 38 and lie directly on the outside of the inner tube 14.
  • the potting compound 38 surrounds the inner tube 14 and is enclosed in the polypropylene tube 40.
  • the polypropylene tube 40 is in turn surrounded by the metal outer tube 12.
  • the two electrode pairs 18 and 20 are oppositely poled, so that when the digested sludge 42 flows through, the charges on the cell membrane of the cell components are forced to rearrange. This charge change leads to a high osmotic pressure, which dissolves the cell composite and destroys the cell membrane.
  • FIGS. 3 to 5 show the structure of the disintegration device 10 true to scale, wherein in particular it can be seen in FIG. 3 that the electrodes 32 extend over the entire width of the longer dimension of the rectangular cross section of the inner tube 14.
  • the suspension to be treated which is digested sludge 42
  • the container 44 may be a storage container in which the digested sludge is buffered, in which case it is then sent through the disintegration device 10 several times a day.
  • the container 44 may also be a fermenter or digester, the digested sludge then being sent through the disintegration device 10 only once a day, due to the size of the container 44.

Abstract

The invention relates to a device for electrokinetic disintegration of the cellular components of aqueous suspensions, comprising a flow tube (12, 14) having a tube wall which surrounds a longitudinal passage (15), at least one pair (18) of electrodes (32), and a device (16) which generates high voltage in the range of 30 to 300 kV and to which the electrodes (32) are connected such that an electrical field is generated between said electrodes, the passage (15) having two flat opposite inner faces (24) which are parallel to one another, and the electrodes (32) being disposed within the tube wall at a short distance from and parallel to the flat inner faces.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR ELEKTROKINETISCHEN DESINTEGRATION DER ZELLBESTANDTEILE WÄSSRIGER SUSPENSIONEN OHNE VERFAHRENSBEDINGTE VORZERKLEINERUNGMETHOD AND DEVICE FOR THE ELECTROKINETIC DISINTEGRATION OF THE CELL COMPONENTS OF AQUEOUS SUSPENSIONS WITHOUT PROCEDURE PRE-REDUCTION Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur elektrokinetischen Desintegration der Zellbestandteile wässriger Suspensionen. Die Vorrichtung enthält ein Durchflussrohr, das eine Rohrwandung aufweist, die eine längsverlaufende Durchtrittsöffnung umschließt, sowie mindestens ein Paar Elektroden und eine Einrichtung zur Erzeugung von Hochspannung, an die die Elektroden angeschlossen sind, so dass zwischen diesen ein elektrisches Feld erzeugt wird.The invention relates to a method and a device for electrokinetic disintegration of the cell constituents of aqueous suspensions. The apparatus includes a flow tube having a tube wall enclosing a longitudinal passageway and at least one pair of electrodes and high voltage generating means to which the electrodes are connected to generate an electric field therebetween.
Stand der TechnikState of the art
Bei der anaeroben Stabilisierung von wässrigen Suspensionen, z.B. in der Abwasser­reinigung oder bei der Biogaserzeugung aus landwirtschaftlichen Abfällen oder mit nachwachsenden Rohstoffen, dienen gelöste und ungelöste Verbindungen als Substrat verschiedenster Mikroorganismen. Diese sind die in der Lage, aus der Suspension über eine mehrstufige biochemische Umsetzung (Hydrolyse - Acidogenese - Acedogenese - Methanogenese) in einem anaeroben Milieu nicht nur Biomasse, sondern im Rahmen des Energiestoffwechsels auch brennbare Gase, hauptsächlich Methan und Wasserstoff, zu erzeugen. Um eine möglichst hohe Ausbeute solcher brennbaren Gase [Biogas] zu erzielen, sowie, um die Reaktionsvolumina der biochemischen Umsetzung möglichst gering zu halten, werden Faulprozesse häufig bei Temperaturen über Umgebungstemperatur, meist zwischen 35°C und 40°C (Mesophil) oder zwischen 50°C und 55°C (Thermophil) gefahren. Die Stabilität der Betriebsparameter wie Temperatur, Säurekapazität, pH-Wert und Durchmischung hat maßgeblichen Einfluss auf die Güte des Verfahrens, also die Gasausbeute bei der Umsetzung und damit die letztendliche Energierückgewinnung aus dem Ausgangsmaterial. Bei allen Anlagen dieser Art werden daher große Energiemengen für den Eintrag von Wärme und Mischungsenergie eingesetzt.In the anaerobic stabilization of aqueous suspensions, e.g. in wastewater treatment or biogas production from agricultural waste or with renewable raw materials, dissolved and undissolved compounds serve as the substrate of various microorganisms. These are capable of producing not only biomass from the suspension via a multistep biochemical conversion (hydrolysis - acidogenesis - aceticogenesis - methanogenesis) but also flammable gases, mainly methane and hydrogen, as part of the energy metabolism. In order to achieve the highest possible yield of such combustible gases [biogas], as well as to minimize the reaction volumes of the biochemical reaction, digests are often at temperatures above ambient temperature, usually between 35 ° C and 40 ° C (mesophile) or between 50 ° C and 55 ° C (thermophile). The stability of the operating parameters such as temperature, acid capacity, pH and mixing has a decisive influence on the quality of the process, ie the gas yield during the reaction and thus the eventual energy recovery from the starting material. In all systems of this type, therefore, large amounts of energy are used for the input of heat and mixing energy.
Durch elektrokinetischen Desintegration kann die Viskosität der Suspension verringert und damit die Pumpfähigkeit erhöht werden, wodurch der Energieaufwand zum Pumpen und Umwälzen sinkt. Der Gesamtwirkungsgrad der Anlage wird dadurch erhöht.By electrokinetic disintegration, the viscosity of the suspension can be reduced and thus the pumpability can be increased, whereby the energy expenditure for pumping and circulating decreases. The overall efficiency of the system is thereby increased.
Ein weiterer Anwendungsfall ist die Behandlung von wässrigen Suspensionen in der Lebensmittelindustrie, wie sie zum Beispiel bei der Fruchtsaftindustrie anfallen. Hier kann durch die Behandlung der Produktausstoß erhöht werden.Another application is the treatment of aqueous suspensions in the food industry, such as those incurred in the fruit juice industry. Here can be increased by the treatment of product output.
In der Papierindustrie können Papierschlämme durch Homogenisation gleichmäßiger auf die Papiermaschine aufgebracht werden, wodurch die Papierqualität verbessert wird.In the paper industry, paper sludge can be uniformly applied to the paper machine by homogenization, thereby improving paper quality.
Da das Verfahren auch pathogene Keime schädigt, kann es auch zur Desinfektion eingesetzt werden.Since the process also damages pathogenic germs, it can also be used for disinfection.
Es hat sich gezeigt, dass die Behandlung der zu vergärenden Medien mit elektrischen Feldern im Hochspannungsbereich, sehr positive Auswirkungen auf deren Eigenschaften wie Viskosität, Neigung zur Schaumbildung und Zugänglichkeit des Restenergieinhaltes des Materials hat.It has been shown that the treatment of the media to be fermented with electric fields in the high voltage range, has very positive effects on their properties such as viscosity, tendency to foam and accessibility of the residual energy content of the material.
Prinzipiell sind alle wässrigen Medien zur Behandlung geeignet, deren Inhaltsstoffe zumindest teilweise aus Zellen, bzw. Zellverbänden bestehen. In principle, all aqueous media are suitable for treatment whose ingredients consist at least partially of cells or cell aggregates.
Aus WO 2006/121397 ist eine Vorrichtung zur elektrokinetischen Desintegration der Zellbestandteile wässriger Suspensionen von Pflanzenmaterial der eingangs genannten Art bekannt, bei dem die Elektroden ringförmig in die Rohrwandung integriert sind und Teil der Innenseite der Rohrwandung sind, so dass sie mit der hindurch gepumpten Suspension in Berührung stehen. Die Elektroden sind in Durchflussrichtung der Suspension im Abstand angeordnet, und zwischen ihnen befindet sich ein ebenfalls ringförmiger Isolationsbereich. Der Querschnitt des Durchflussrohrs kann oval oder rechteckförmig sein. Die an die Elektroden angelegte Spannung beträgt 0,1 bis 50 kV und hat eine Impulsrate von 10 bis 500 Hz. Die erzeugte Feldstärke liegt bei 0,2 bis 10 kV/cm, wobei das Durchflussrohr einen Durchmesser von 1 bis 20 cm hat. Die Leitfähigkeit der behandelten Suspension beträgt 0,01 bis 0,50 S/m, wobei bei einer Tomatensuspension eine Energie von 0,01 bis 5,0 kJ/kg eingebracht wird. Eine ähnliche Vorrichtung ist auch aus der WO 2006/017738 bekannt.From WO 2006/121397 a device for electrokinetic disintegration of the cell components of aqueous suspensions of plant material of the type mentioned is known in which the electrodes are annular integrated into the pipe wall and part of the inside of the pipe wall, so that they are pumped with the suspension in Standing in contact. The electrodes are spaced apart in the flow direction of the suspension, and between them is a likewise annular isolation region. The cross section of the flow tube may be oval or rectangular. The voltage applied to the electrodes is 0.1 to 50 kV and has a pulse rate of 10 to 500 Hz. The generated field strength is 0.2 to 10 kV / cm, with the flow tube having a diameter of 1 to 20 cm. The conductivity of the treated suspension is 0.01 to 0.50 S / m, with a tomato suspension, an energy of 0.01 to 5.0 kJ / kg is introduced. A similar device is also known from WO 2006/017738.
Aus WO 00/13715 ist eine Vorrichtung zur Zerstörung von pathogenen Keimen in Flüssigkeiten, einschließlich Blut, bekannt, bei der der Querschnitt der Durchtrittsöffnung zwischen 2 und 40 mm2 liegt, die Querschnittsöffnung rechteckig ist und an einander gegenüberliegende Elektroden eine Spannung von bis zu 100 V angelegt wird. Die Spannung hat eine Frequenz von 400 Hz bis 1 MHz. Bei der Behandlung von menschlichem Blut fließt ein Strom von bis zu 2 A. From WO 00/13715 a device for the destruction of pathogenic microorganisms in liquids, including blood, is known, in which the cross section of the passage opening is between 2 and 40 mm 2 , the cross-sectional opening is rectangular and to opposing electrodes a voltage of up to 100 V is created. The voltage has a frequency of 400 Hz to 1 MHz. In the treatment of human blood flows a current of up to 2 A.
Ähnliche Vorrichtungen zur elektrokinetischen Desintegration von Zellbestandteilen wässriger Suspensionen sind auch aus JP2001-058179, JP2002-028685, WO 2006/096151, WO 02/04356 und DE 101 44 479 bekannt, bei denen mit einem gepulsten elektrischen Feld gearbeitet wird. Similar devices for the electrokinetic disintegration of cell components of aqueous suspensions are also known from JP2001-058179, JP2002-028685, WO 2006/096151, WO 02/04356 and DE 101 44 479, in which a pulsed electric field is used.
Aus EP 1 741 675 ist eine Vorrichtung zur Wasserbehandlung bekannt, bei der Elektroden mit einer Gleichspannungsquelle verbunden sind. Die Elektroden werden dabei in das zu behandelnde Wasser eingetaucht.From EP 1 741 675 a device for water treatment is known in which electrodes are connected to a DC voltage source. The electrodes are immersed in the water to be treated.
Aus Andreas Zacherl, „Optimierung der Klär- und Biogaserzeugung durch Desintegration im elektrischen Feld“, Die Wasserlinse, 10/2009, Seite 12 ist eine Desintegrationsvor­richtung bekannt, bei dem sich axial und mittig in dem Durchflussrohr eine stabförmige Elektrode erstreckt, die elektrisch isoliert ist. An die stabförmige Elektrode wird eine Hochspannung von mehr als 10 kV angelegt. Es kann sich um Gleichspannung oder Wechselspannung im kHz-Bereich handeln. Das elektrische Feld hat dabei eine radiale Struktur. Eine solche Vorrichtung ist auch aus DE 20 2010 000 025 bekannt. Bei dieser Bauart kann es zu Verstopfungen und Verblockungen im Rohrsystem kommen. Dies kann durch eine Vorzerkleinerung vermieden werden. Diese Vorzerkleinerung (z.B. Mazerator) reduziert den Gesamtwirkungsgrad, da für die Zerkleinerung viel Energie eingesetzt werden muss, und erhöht außerdem den Wartungsaufwand infolge des mit der Zerkleinerung verbundenen Verschleißes.From Andreas Zacherl, "Optimization of sewage and biogas production by disintegration in the electric field", The Wasserlinse, 10/2009, page 12, a disintegration device is known in which extends axially and centrally in the flow tube, a rod-shaped electrode which is electrically insulated , A high voltage of more than 10 kV is applied to the rod-shaped electrode. It can be DC or AC in the kHz range. The electric field has a radial structure. Such a device is also known from DE 20 2010 000 025. In this design, it can lead to blockages and blockages in the pipe system. This can be avoided by pre-shredding. This pre-shredding (e.g., macerator) reduces the overall efficiency because of the need to use a lot of energy for crushing and also increases the maintenance effort due to the wear associated with comminution.
Bei allen bekannten Vorrichtungen muss das Durchflussrohr eine große Länge haben oder die Suspension mehrmals durch die Desintegrationsvorrichtung hindurchgeleitet werden, um eine optimale Desintegration für die Verwendung der Suspension, zum Beispiel in einer Biogasanlage, zu erreichen.In all known devices, the flow tube must have a large length or the suspension must be passed several times through the disintegration device in order to achieve optimum disintegration for the use of the suspension, for example in a biogas plant.
Bei Desintegrationsvorrichtungen, die mit Wechselspannung arbeiten und bei denen die Elektroden in Kontakt mit der zu behandelnden Suspension stehen, so dass Strom fließt, dürfte die Desintegrationswirkung auf Kavitation zurückzuführen sein, die bei der Entladung an der Oberfläche der Elektroden entsteht. In the case of disintegration devices which operate with alternating voltage and in which the electrodes are in contact with the suspension to be treated, so that current flows, the disintegration effect is likely to be due to cavitation which arises when discharging at the surface of the electrodes.
Bei Anlagen, bei denen die Desintegration durch ein Hochspannungsgleichfeld oder -Wechselfeld im kV-Bereich bewirkt wird, führt das Anlegen eines elektrischen Feldes, das höher ist als das kritische Membranpotenzial der Zelle, zu einer dauerhaften Destabilisierung der Zellmembran und schließlich zu einer Zerstörung der Zellmembran. In systems where disintegration is caused by a high-voltage DC field or AC field kV, application of an electric field higher than the cell's critical membrane potential will permanently destabilize the cell membrane and eventually destroy the cell membrane ,
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Effektivität der Desintegration zu erhöhen. The invention has for its object to increase the effectiveness of the disintegration.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs Art dadurch gelöst, dass die Durchtrittsöffnung zwei gegenüberliegende und zueinander parallele, ebene Innenflächen aufweist und dass die Elektroden innerhalb der Rohrwandung in geringem Abstand von und parallel zu den ebenen Innenflächen angeordnet sind.According to the invention, this object is achieved in a device of the type described above in that the passage opening has two opposite and mutually parallel, planar inner surfaces and that the electrodes are arranged within the tube wall at a small distance from and parallel to the flat inner surfaces.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das elektrische Feld über den Querschnitt der Durchtrittsöffnung gleichförmig ist.In the method according to the invention, this object is achieved in that the electric field over the cross section of the passage opening is uniform.
Dadurch, dass die Elektroden eben und parallel zueinander sind, ist die erzeugte Feldstärke über den Querschnitt der Durchtrittsöffnung weitgehend gleichförmig. Because the electrodes are flat and parallel to one another, the generated field strength over the cross section of the passage opening is substantially uniform.
Vorzugsweise hat die Durchtrittsöffnung einen rechteckförmigen Querschnitt mit ebenen Innenflächen und erstrecken sich die Elektroden im Wesentlichen über die volle Breite des rechteckförmigen Querschnitts der Durchtrittsöffnung. Dadurch wird die Gleichförmigkeit des elektrischen Feldes weiter verbessert.Preferably, the passage opening has a rectangular cross section with flat inner surfaces and the electrodes extend substantially over the full width of the rectangular cross section of the passage opening. Thereby, the uniformity of the electric field is further improved.
In der Praxis verwendet wurden bisher vor allem Desintegrationsvorrichtungen mit einer axialen, mittigen Stabelektrode. Unmittelbar an der Stabelektrode ist dann die Feldstärke sehr hoch und nimmt radial nach außen ab. Zellbestandteile, die sich im Randbereich der Durchtrittsöffnung bewegen, erfahren dadurch eine geringere Feldstärke und erleiden unter Umständen keine Desintegration. Dies hat unter anderem zur Folge, dass die Suspension oder das Medium mehrmals behandelt werden muss. Bei einer solchen Stabelektrode sind an deren Ende Halterungen erforderlich. Diese führen leicht zu Verstopfungen oder Verblockungen der Durchtrittsöffnung. Dadurch dass bei der erfindungsgemäßen Integrationsvorrichtung die Elektroden in die Rohrwandung integriert sind, ist die Durchtrittsöffnung frei, so dass die Gefahr einer Verstopfung oder Verblockung durch eine axiale, mittige Stabelektrode oder deren Halterung nicht mehr besteht. Disintegration devices with an axial, central rod electrode have hitherto been used in practice, in particular. Immediately at the rod electrode, the field strength is very high and decreases radially outward. Cell components that move in the edge region of the passage opening, thereby experiencing a lower field strength and may not suffer disintegration. Among other things, this has the consequence that the suspension or the medium must be treated several times. In such a rod electrode holders are required at the end. These easily lead to blockages or blockages of the passage opening. The fact that the electrodes are integrated into the pipe wall in the integration device according to the invention, the passage opening is free, so that the risk of clogging or blocking by an axial, central rod electrode or its support no longer exists.
Die Elektroden sind zweckmäßig Metallstreifen, die in die Wandung des Durchflussrohrs integriert sind und durch eine Kunststoffschicht von etwa 1 mm Stärke von dem freien Querschnitt der Durchtrittsöffnung und damit von der zu behandelnden Suspension isoliert sind. Die Desintegration erfolgt daher ohne Stromfluss und nur durch das elektrische Feld, so dass der Energieverbrauch äußerst gering ist und z.B. unter 50 Watt liegt.The electrodes are useful metal strips which are integrated into the wall of the flow tube and are insulated by a plastic layer of about 1 mm thickness of the free cross-section of the passage opening and thus of the suspension to be treated. The disintegration therefore takes place without current flow and only through the electric field, so that the power consumption is extremely low, and e.g. less than 50 watts.
Vorzugsweise sind zwei oder mehr Elektrodenpaare abwechselnder Polarität hintereinander entlang der Durchtrittsöffnung angeordnet. Durch den Wechsel der Polarität wird die Desintegrationswirkung ebenfalls verstärkt. Die Polarität des elektrischen Feldes wechselt dann längs des Durchflussrohres.Preferably, two or more electrode pairs of alternating polarity are arranged behind one another along the passage opening. By changing the polarity, the disintegration effect is also enhanced. The polarity of the electric field then changes along the flow tube.
Vorzugsweise ist die Desintegrationsvorrichtung in der Weise aufgebaut, dass um ein Innenrohr aus Glasfaser-verstärktem Kunststoff im Abstand ein metallenes Außenrohr angeordnet ist, wobei die Anzahl von Elektrodenpaaren auf der Außenseite des Innen­rohres anliegt. Das Hochspannungsgerät befindet sich in dem Raum zwischen Innenrohr und Außenrohr. Das Hochspannungsgerät besteht vorzugsweise aus zwei Netzgeräten, die jeweils eine regelbare positive bzw. negative Hochspannung von z.B. bis zu 150 kV erzeugen. Zwischen den Elektroden liegt dann die doppelte Spannung an, also bis zu 300 kV. Vorzugsweise erzeugt das Hochspannungsgerät Gleichspannung. Wechselspannung ist jedoch ebenfalls möglich, wobei die Frequenz 1 Hz bis 5 MHz, vorzugsweise 1 Hz bis 5 kHz, beträgt. Diese beiden Netzgeräte sind auf gegen­über­liegenden Seiten des Innen­rohrs angeordnet. Der verbleibende Raum zwischen dem Innenrohr und Außenraum ist mit Kunststoff vergossen und kann noch von einem Polypropylen-Rohr umgeben sein, das als Schutzschirm wirkt. Das metallene Außenrohr dient als Kühlkörper für das Hochspannungsgerät und zugleich als Erdung der Vorrichtung. Preferably, the disintegration device is constructed in such a way that a metal outer tube is spaced around an inner tube of glass fiber reinforced plastic, wherein the number of electrode pairs rests on the outside of the inner tube. The high voltage device is located in the space between inner tube and outer tube. The high voltage device preferably consists of two power supplies, each having a controllable positive or negative high voltage of e.g. generate up to 150 kV. Between the electrodes is then the double voltage, ie up to 300 kV. Preferably, the high voltage device generates DC voltage. However, AC voltage is also possible, the frequency being 1 Hz to 5 MHz, preferably 1 Hz to 5 kHz. These two power supplies are located on opposite sides of the inner tube. The remaining space between the inner tube and outer space is potted with plastic and may still be surrounded by a polypropylene tube, which acts as a protective screen. The metal outer tube serves as a heat sink for the high voltage device and at the same time as grounding of the device.
Wenn das Hochspannungsgerät nur ein einziges Netzgerät enthält, so liegt jeweils eine der Elektroden auf Erdpotenzial.If the high-voltage device contains only a single power supply, one of the electrodes is at earth potential.
Insgesamt kann das Durchflussrohr der Desintegrationsvorrichtung ein Rohrelement mit einer Länge von ca. 2 m sein, wobei die Durchtrittsöffnung einen rechteckförmigen Querschnitt von 7 mal 12 cm hat. Zwei Elektrodenpaare liegen auf der breiteren Seite des rechteckförmigen Querschnitts und die Elektroden haben demgemäß eine Breite von ebenfalls etwa 12 cm. Ihre Länge kann etwa 55 cm betragen. An jedem Ende des Rohrelements kann sich ein DN150-Flanschanschluss mit Reduzierungen auf den rechteckförmigen Querschnitt der Durchtrittsöffnung befinden. Overall, the flow tube of the disintegration device may be a tube element with a length of about 2 m, wherein the passage opening has a rectangular cross section of 7 by 12 cm. Two pairs of electrodes lie on the wider side of the rectangular cross section and the electrodes accordingly have a width of about 12 cm. Their length can be about 55 cm. At each end of the tubular element, a DN150 flange connection with reductions can be located on the rectangular cross-section of the passage opening.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Desintegration ist zur Behandlung von Suspensionen wie Überschussschlamm, Primärschlamm, Umwälzschlamm, Substrate aus der Land­wirt­schaft, Abfallstoffe aus der Lebensmittelindustrie usw. geeignet. Während der Aufenthalts­phase im Raum zwischen den Elektroden werden die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Suspension im Hinblick auf die weitere Verarbeitung positiv beeinflusst. Die Suspension wird besser fließfähig und damit leichter pumpbar. Die Neigung zur Schaumbildung wird verringert. Eine Homogenisation des Suspension kann ebenfalls festgestellt werden. Außerdem wird eine erhöhte Biogasausbeute bei der anaeroben Stabilisierung im Vergleich zu nicht behandeltem Schlamm erreicht. Letzten Endes wird dadurch auch der Grad der Ausfaulung erhöht, was wiederum positive Auswirkungen auf Entwässerbarkeit und die kostenpflichtig zu entsorgende Restschlammmenge zur Folge hat.The inventive method and apparatus for disintegration is for the treatment of suspensions such as excess sludge, primary sludge, circulating sludge, substrates from agriculture, waste from the food industry, etc. suitable. During the residence phase in the space between the electrodes, the physical and chemical properties of the suspension are positively influenced with regard to further processing. The suspension is better flowable and thus easier to pump. The tendency to foaming is reduced. Homogenization of the suspension can also be detected. In addition, an increased biogas yield in the anaerobic stabilization compared to untreated sludge is achieved. In the end, this also increases the degree of digestion, which in turn has positive effects on drainability and the chargeable disposal of residual sludge.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in einer räumlichen Darstellung und im Schnitt die Vorrichtung zur Desintegration von Faulschlamm;
Fig. 2 im Schnitt einen Teil der Desintegrationseinrichtung mit zwei Paaren von Elektroden;
Fig. 3 die Desintegrationsvorrichtung im Längsschnitt;
Fig. 4 die Desintegrationsvorrichtung um 90° gedreht im Längsschnitt;
Fig. 5 die Desintegrationsvorrichtung im Schnitt nach 5-5 von Fig. 4 und
Fig. 6 ein mögliches Fließschema einer Anlage, in der die Desintegrationsvorrichtung installiert ist.
An embodiment of the invention will be explained below with reference to the drawing. Show it:
Figure 1 in a spatial representation and in section, the device for disintegration of digested sludge.
Figure 2 shows in section a part of the disintegration device with two pairs of electrodes.
3 shows the disintegration device in longitudinal section;
Fig. 4, the disintegration device rotated by 90 ° in longitudinal section;
Fig. 5, the disintegration device in section to 5-5 of Fig. 4 and
Fig. 6 shows a possible flow diagram of a plant in which the disintegration device is installed.
Bester Weg zur Ausführung der ErfindungBest way to carry out the invention
Die Desintegrationsvorrichtung 10 weist ein Durchflussrohr auf, das aus einem kreis­zylindrisches Außenrohr 12 und einem Innenrohr 14 gebildet ist, sowie in dem Raum zwischen dem Außenrohr 12 und den Innenrohr 14 ein Hochspannungsgerät 16 sowie zwei Elektrodenpaare 18, 20, die sich auf der Außenseite des Innenrohrs 14 liegen. The disintegration device 10 has a flow tube, which is formed from a circular cylindrical outer tube 12 and an inner tube 14, and in the space between the outer tube 12 and the inner tube 14, a high voltage device 16 and two pairs of electrodes 18, 20, located on the outside of the inner tube 14 lie.
Das Innenrohr 14 hat über nahezu seine gesamte Länge eine Durchtrittsöffnung 15 von rechteckförmigen Querschnitt, so dass die die Durchtrittsöffnung von ebenen Innen­flächen 24 begrenzt ist. Das Seitenverhältnis des rechteckförmigen Querschnitts beträgt etwa 1:2. An jedem Ende weist das Innenrohr 14 lediglich einen Flanschanschluss 22 auf, an den sich eine Reduzierung 26 auf den rechteck­förmigen Querschnitt anschließt. Das Innenrohr 14 ist aus Glasfaser-verstärktem Kunststoff hergestellt. Im Bereich seines rechteckförmigen Querschnitts hat das Innenrohr 14 eine breite Außenfläche 28 und eine schmale Außenfläche 30.The inner tube 14 has over almost its entire length a passage opening 15 of rectangular cross-section, so that the passage opening is bounded by flat inner surfaces 24. The aspect ratio of the rectangular cross section is about 1: 2. At each end, the inner tube 14 has only one flange connection 22, to which a reduction 26 adjoins the rectangular cross-section. The inner tube 14 is made of fiberglass-reinforced plastic. In the region of its rectangular cross-section, the inner tube 14 has a wide outer surface 28 and a narrow outer surface 30.
Die Elektroden 32 des ersten und zweiten Elektrodenpaars 18, 20 sind jeweils Metallstreifen, die auf der breiten Außenseite 28 des Innenrohrs 14 aufgelegt sind. Die Elektroden 32 jedes Elektrodenpaars 18, 20 sind jeweils einander gegenüberliegend angeordnet, wobei zwischen dem ersten Elektrodenpaar 18 und dem zweiten Elektrodenpaar 20 ein Abstand von einigen Zentimetern besteht. The electrodes 32 of the first and second pairs of electrodes 18, 20 are each metal strips, which are placed on the wide outer side 28 of the inner tube 14. The electrodes 32 of each electrode pair 18, 20 are each arranged opposite one another, wherein a distance of a few centimeters exists between the first electrode pair 18 and the second electrode pair 20.
In dem Raum zwischen Außenrohr 12 und Innenrohr 14 ist ferner das Hochspannungs­gerät 16 angeordnet, das aus zwei Netzteilen 34, 36 besteht. Jede Elektrode 32 ist mit einem Netzteil 34, 36 verbunden. Die Netzteile 34, 36 sind jeweils zu einem Block ver­gossen und können eine Spannung von bis zu + bzw. - 150 kV Gleichspannung oder Wechselspannung mit 1 Hz bis 5 MHz erzeugen. Zur Vermeidung von Durchschlägen ist darauf zu achten, dass keine Lufteinschlüsse beim Vergießen in den Netzteilen 34, 36 verbleiben. Die zwischen den Elektroden anliegende Spannung kann dann bis zu 300 kV betragen. Die Ausgangsspannung ist dabei innerhalb eines Regelbereichs von 30 kV bis 150 kV linear von der Eingangsspannung abhängig. Zur Erzeugung von Gleichspannung werden Kaskadenschaltungen und für die Erzeugung von Wechselspannung Transforma­toren eingesetzt. Die Elektroden 32 sind dabei so an die Netzteile 34, 36 angeschlossen, dass die Elektrodenpaare 18, 20 entgegengesetzte Polarität aufweisen. Da die Elektroden 32 durch das Material des Innenrohrs von der zu behandelnden Suspension isoliert ist, fließt kein Leitungsstrom, sondern nur Verschiebungsstrom. Durch die galvanische Trennung der beiden Elektroden findet kein Elektronenfluss durch die Suspension oder Leitungen statt. Es kommt damit außerhalb des Hochspannungsgerätes selbst zu keiner Leistungsaufnahme des Systems. Der Stromverbrauch der Netzteile liegt daher bei nur etwa 50 Watt. In the space between outer tube 12 and inner tube 14, the high-voltage device 16 is further arranged, which consists of two power supplies 34, 36. Each electrode 32 is connected to a power supply 34, 36. The power supplies 34, 36 are each potted in a block and can generate a voltage of up to + or - 150 kV DC or AC voltage with 1 Hz to 5 MHz. In order to avoid punctures, it must be ensured that no air pockets remain in the power packs 34, 36 when casting. The voltage applied between the electrodes can then be up to 300 kV. The output voltage is linearly dependent on the input voltage within a control range of 30 kV to 150 kV. For the generation of DC voltage cascade circuits and for the generation of AC voltage transformers are used. The electrodes 32 are connected to the power supply units 34, 36 such that the electrode pairs 18, 20 have opposite polarity. Since the electrodes 32 are isolated from the suspension to be treated by the material of the inner tube, no conduction current flows but only displacement current. Due to the galvanic separation of the two electrodes no electron flow through the suspension or lines takes place. It comes so outside the high voltage device itself to no power consumption of the system. The power consumption of the power supplies is therefore only about 50 watts.
Im Übrigen ist der Raum zwischen dem Innenrohr 14 und dem Außenrohr 12 mit einer Vergussmasse 38 ausgefüllt, wobei die Vergussmasse 38 noch von einem Polypropylen-Rohr 40 umgeben ist, das sich unmittelbar innerhalb des metallenen Außenrohrs 12 befindet und das zusammen mit der Vergussmasse als Schutzschirm vor Hochspannung dient. Incidentally, the space between the inner tube 14 and the outer tube 12 is filled with a potting compound 38, wherein the potting compound 38 is still surrounded by a polypropylene tube 40, which is located directly within the metal outer tube 12 and together with the potting compound as a protective screen before high voltage serves.
Figur 2 zeigt im Detail den Bereich der Desintegrationsvorrichtung 10, in dem sich die beiden Elektrodenpaare 18, 20 befinden. Im Inneren des Innenrohrs 14 wird Faulschlamm 42 hindurchgepumpt. Die Elektroden 32 befinden sich innerhalb der Vergussmasse 38 und liegen unmittelbar auf der Außenseite des Innenrohrs 14 an. Die Vergussmasse 38 umgibt das Innenrohr 14 und ist in dem Polypropylenrohr 40 eingeschlossen. Das Polypropylenrohr 40 ist wiederum durch das metallene Außenrohr 12 umgeben. FIG. 2 shows in detail the region of the disintegration device 10 in which the two pairs of electrodes 18, 20 are located. Inside the inner tube 14, digested sludge 42 is pumped through. The electrodes 32 are located within the potting compound 38 and lie directly on the outside of the inner tube 14. The potting compound 38 surrounds the inner tube 14 and is enclosed in the polypropylene tube 40. The polypropylene tube 40 is in turn surrounded by the metal outer tube 12.
Wie erwähnt, sind die beiden Elektrodenpaare 18 und 20 entgegengesetzt gepolt, so dass beim Durchfluss des Faulschlamms 42 die Ladungen an der Zellmembran der Zellbe­standteile gezwungen sind, sich neu anzuordnen. Diese Ladungsänderung führt zu einem hohen osmotischen Druck, der den Zellverbund auflöst und die Zellmembran zerstört. As mentioned, the two electrode pairs 18 and 20 are oppositely poled, so that when the digested sludge 42 flows through, the charges on the cell membrane of the cell components are forced to rearrange. This charge change leads to a high osmotic pressure, which dissolves the cell composite and destroys the cell membrane.
Die Figuren 3 bis 5 zeigen maßstabsgetreu den Aufbau der Desintegrationsvorrichtung 10, wobei in Figur 3 insbesondere zu erkennen ist, dass sich die Elektroden 32 über die gesamte Breite der längeren Abmessung des rechteckförmigen Querschnitts des Innenrohrs 14 erstrecken.FIGS. 3 to 5 show the structure of the disintegration device 10 true to scale, wherein in particular it can be seen in FIG. 3 that the electrodes 32 extend over the entire width of the longer dimension of the rectangular cross section of the inner tube 14.
Bei der in Figur 6 gezeigten Anwendung der erfindungsgemäßen Desintegrations­vorrichtung 10 wird die zu behandelnde Suspension, die Faulschlamm 42 ist, in einem Behälter 44 gespeichert und durch eine Pumpe 46 durch die Desintegrationseinrichtung 10 gepumpt. Bei dem Behälter 44 kann es sich um einen Vorlagebehälter handeln, in dem der Faulschlamm zwischengepuffert wird, wobei er dann mehrmals täglich durch die Desintegrationseinrichtung 10 geschickt wird. Es kann sich bei dem Behälter 44 auch um einen Fermenter oder Faulturm handeln, wobei der Faulschlamm dann aufgrund der Größe des Behälters 44 in der Regel nur ein Mal pro Tag durch die Desintegrations­vorrichtung 10 geschickt wird.
In the application of the disintegration device 10 according to the invention shown in FIG. 6, the suspension to be treated, which is digested sludge 42, is stored in a container 44 and pumped through the disintegration device 10 by a pump 46. The container 44 may be a storage container in which the digested sludge is buffered, in which case it is then sent through the disintegration device 10 several times a day. The container 44 may also be a fermenter or digester, the digested sludge then being sent through the disintegration device 10 only once a day, due to the size of the container 44.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
10 Desintegrationsvorrichtung
12 Außenrohr
14 Innenrohr
15 Durchtrittsöffnung
16 Hochspannungsgerät
18 erstes Elektrodenpaar
20 zweites Elektrodenpaar
22 Flanschanschluss
24 Innenfläche
26 Reduzierung
10 disintegration device
12 outer tube
14 inner tube
15 passage opening
16 high voltage device
18 first electrode pair
20 second electrode pair
22 flange connection
24 inner surface
26 reduction
28 breite Außenseite
30 schmale Außenseite
32 Elektroden
34, 36 Netzteile
38 Vergussmasse
40 PP-Rohr
42 Faulschlamm
44 Behälter
46 Pumpe
28 wide outside
30 narrow outside
32 electrodes
34, 36 power supplies
38 potting compound
40 PP pipe
42 digested sludge
44 containers
46 pump

Claims (10)

  1. Vorrichtung (10) zur elektrokinetischen Desintegration der Zellbestandteile wässriger Suspensionen Device (10) for the electrokinetic disintegration of the cell components of aqueous suspensions
    mit einem Durchflussrohr (12, 14), das eine Rohrwandung aufweist, die eine längsverlaufende Durchtrittsöffnung (15) umschließt, a flow tube (12, 14) having a tube wall enclosing a longitudinal passage (15),
    mit mindestens einem Paar (18) von Elektroden (32), undwith at least one pair (18) of electrodes (32), and
    mit einer Einrichtung (16) zur Erzeugung von Hochspannung im Bereich von 30 bis 300 kV, an die die Elektroden (32) angeschlossen sind, so dass zwischen diesen ein elektrisches Feld erzeugt wird,with a device (16) for generating high voltage in the range of 30 to 300 kV, to which the electrodes (32) are connected, so that an electric field is generated between them,
    dadurch gekennzeichnet,characterized,
    dass die Durchtrittsöffnung (15) zwei gegenüberliegende und zueinander parallele, ebene Innenflächen (24) aufweist, the passage opening (15) has two opposite and mutually parallel, flat inner surfaces (24),
    dass die Elektroden (32) innerhalb der Rohrwandung in geringem Abstand von und parallel zu den ebenen Innenflächen angeordnet sind.the electrodes (32) are arranged within the tube wall at a small distance from and parallel to the flat inner surfaces.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Durchtrittsöffnung (15) einen rechteckförmigen Querschnitt hat.Apparatus according to claim 1, wherein the passage opening (15) has a rectangular cross-section.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Elektroden (32) eben sind.Apparatus according to claim 1 or 2, wherein the electrodes (32) are planar.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung (16) zur Erzeugung von Hochspannung Gleichspannung erzeugt.Apparatus according to any one of the preceding claims, wherein the means (16) for generating high voltage generates DC voltage.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Durchtrittsöffnung (15) frei von jeglichen die Strömung behindernden Einrichtungen, Vorsprüngen, Halterungen und dergleichen ist.Apparatus as claimed in any one of the preceding claims, wherein the passageway (15) is free of any flow obstructing means, protrusions, brackets and the like.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abstand der Elektroden (32) etwa 10 cm beträgt und die eine Elektrode eine Spannung von +30 bis +150 kV und die andere Elektrode eine Spannung von -30 bis -150 kV aufweist.A device according to any one of the preceding claims, wherein the spacing of the electrodes (32) is about 10 cm and one electrode has a voltage of +30 to +150 kV and the other electrode has a voltage of -30 to -150 kV.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere Paare (18, 20) von Elektroden (32) längs des Durchflussrohres (12, 14) angeordnet sind und die Polarität der Elektroden (32) abwechselnd ist.Apparatus according to any preceding claim, wherein a plurality of pairs (18, 20) of electrodes (32) are disposed along the flow tube (12, 14) and the polarity of the electrodes (32) is alternating.
  8. Verfahren zur elektrokinetischen Desintegration der Zellbestandteile wässriger Suspensionen, wobei Process for the electrokinetic disintegration of the cell components of aqueous suspensions, wherein
    die wässrige Suspension durch ein Durchflussrohr (12, 14) geleitet wird, das eine Rohrwandung aufweist, die eine längsverlaufende Durchtrittsöffnung (15) umschließt, the aqueous suspension is passed through a flow tube (12, 14) having a tube wall enclosing a longitudinal passage (15),
    in der Durchtrittsöffnung durch (15) ein Paar (18) von Elektroden (32), das innerhalb der Rohrwandung angeordnet ist, mittels Hochspannung im Bereich von 30 bis 300 kV ein elektrisches Feld erzeugt wird,in the passageway through (15), a pair (18) of electrodes (32) disposed within the tube wall generates an electric field by means of high voltage in the range of 30 to 300 kV,
    dadurch gekennzeichnet,characterized,
    dass das elektrische Feld über den Querschnitt der Durchtrittsöffnung (15) gleichförmig ist.the electric field is uniform across the cross section of the passage opening (15).
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei Hochspannung Gleichspannung ist.The method of claim 8, wherein high voltage is DC.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Polarität des elektrischen Feldes längs des Durchflussrohres (12, 14) wechselt.The method of claim 8 or 9, wherein the polarity of the electric field changes along the flow tube (12, 14).
PCT/EP2011/065613 2010-09-10 2011-09-09 Method and device for electrokinetic disintegration of the cellular components of aqueous suspensions without pre-comminution necessitated by the method WO2012032142A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202010012478U DE202010012478U1 (en) 2010-09-10 2010-09-10 Device for electrokinetic disintegration of the cell components of aqueous suspensions without process-related pre-crushing
DE202010012478.6 2010-09-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012032142A1 true WO2012032142A1 (en) 2012-03-15

Family

ID=44654097

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2011/065613 WO2012032142A1 (en) 2010-09-10 2011-09-09 Method and device for electrokinetic disintegration of the cellular components of aqueous suspensions without pre-comminution necessitated by the method

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE202010012478U1 (en)
WO (1) WO2012032142A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202015104848U1 (en) * 2015-09-11 2016-12-14 pro agri gmbh Device for generating biogas
DK3141595T3 (en) * 2015-09-11 2019-06-11 pro agri gmbh BIOGAS PROGRAM PROCEDURE AND DEVICE

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2527425A1 (en) * 1982-05-26 1983-12-02 Inst Prik Fiz Akade INSTALLATION OF ELECTRIC PLASMOLYSIS FOR THE TREATMENT OF PLANT PRODUCTS
DE19752371A1 (en) * 1996-11-27 1998-06-10 Kern Martin Treating municipal sludge
WO2000013715A1 (en) 1998-09-04 2000-03-16 Eric Ponce Device and method for destroying micro-organisms in particular by extra-corporeal process
JP2001058179A (en) 1999-08-24 2001-03-06 Kobe Steel Ltd Method and apparatus for water treatment
WO2002004356A1 (en) 2000-07-10 2002-01-17 D-H20 L.L.C. Method for dewatering municipal waste-activated sludge using high electrical voltage
JP2002028685A (en) 2000-07-17 2002-01-29 Kobe Steel Ltd Method and apparatus for aerobically treating organic liquid waste
DE10144479A1 (en) 2001-09-10 2003-03-27 Karlsruhe Forschzent Electroporation apparatus for treating pieces of animal or vegetable material uses electrodes to treat material on rotating drum dipping into processing liquid
US20040112840A1 (en) * 2002-12-17 2004-06-17 Jamel Bourazak Fluid treatment system apparatus and method
US20040168977A1 (en) * 1995-11-02 2004-09-02 Jeffrey Held Method for treating waste-activated sludge using elecroporation
WO2006017738A1 (en) 2004-08-06 2006-02-16 Opencel Llc Method of and apparatus for converting biological materials into energy resources
WO2006121397A1 (en) 2005-05-12 2006-11-16 Kraft Foods R & D Inc. Root vegetable treatment
EP1741675A1 (en) 2005-07-05 2007-01-10 Adept Water Technologies A/S Water treatment method and apparatus
US20090229981A1 (en) * 2008-03-12 2009-09-17 Desanto Mark R Liquid disinfectant apparatus
DE102008024065A1 (en) * 2008-05-17 2009-11-19 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh Device and method for pressure-controlled and pressure-controlled, electroporative treatment of biological plant process material
DE202010000025U1 (en) 2010-01-12 2010-05-06 Innovum Gmbh Innovative Umwelttechnik Disintegration pipe element and system

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2527425A1 (en) * 1982-05-26 1983-12-02 Inst Prik Fiz Akade INSTALLATION OF ELECTRIC PLASMOLYSIS FOR THE TREATMENT OF PLANT PRODUCTS
US20040168977A1 (en) * 1995-11-02 2004-09-02 Jeffrey Held Method for treating waste-activated sludge using elecroporation
DE19752371A1 (en) * 1996-11-27 1998-06-10 Kern Martin Treating municipal sludge
WO2000013715A1 (en) 1998-09-04 2000-03-16 Eric Ponce Device and method for destroying micro-organisms in particular by extra-corporeal process
JP2001058179A (en) 1999-08-24 2001-03-06 Kobe Steel Ltd Method and apparatus for water treatment
WO2002004356A1 (en) 2000-07-10 2002-01-17 D-H20 L.L.C. Method for dewatering municipal waste-activated sludge using high electrical voltage
JP2002028685A (en) 2000-07-17 2002-01-29 Kobe Steel Ltd Method and apparatus for aerobically treating organic liquid waste
DE10144479A1 (en) 2001-09-10 2003-03-27 Karlsruhe Forschzent Electroporation apparatus for treating pieces of animal or vegetable material uses electrodes to treat material on rotating drum dipping into processing liquid
WO2006096151A1 (en) 2002-10-15 2006-09-14 D-H20, L.L.C. Method for treating waste-activated sludge using elecroporation
US20040112840A1 (en) * 2002-12-17 2004-06-17 Jamel Bourazak Fluid treatment system apparatus and method
WO2006017738A1 (en) 2004-08-06 2006-02-16 Opencel Llc Method of and apparatus for converting biological materials into energy resources
WO2006121397A1 (en) 2005-05-12 2006-11-16 Kraft Foods R & D Inc. Root vegetable treatment
EP1741675A1 (en) 2005-07-05 2007-01-10 Adept Water Technologies A/S Water treatment method and apparatus
US20090229981A1 (en) * 2008-03-12 2009-09-17 Desanto Mark R Liquid disinfectant apparatus
DE102008024065A1 (en) * 2008-05-17 2009-11-19 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh Device and method for pressure-controlled and pressure-controlled, electroporative treatment of biological plant process material
DE202010000025U1 (en) 2010-01-12 2010-05-06 Innovum Gmbh Innovative Umwelttechnik Disintegration pipe element and system

Also Published As

Publication number Publication date
DE202010012478U1 (en) 2011-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2006108198A1 (en) Heat generator
WO2008142007A2 (en) Fermenter for generating biogas from pumpable organic material
DE2240986A1 (en) CORONA GENERATORS
DE2314398A1 (en) DEVICE FOR PRODUCING OZONE
EP3141595B1 (en) Device and method for creating biogas
WO2012032142A1 (en) Method and device for electrokinetic disintegration of the cellular components of aqueous suspensions without pre-comminution necessitated by the method
DE3242124C1 (en) Process for treating liquid manure
EP2371525B2 (en) Twin screw extruder and method for the thermo-mechanical pulping of organic raw and residual materials
EP1658237B1 (en) Method for the comminution of particulate organic substances in suspensions of microorganisms
EP2439178A1 (en) Method for preparing sludge
EP0001285A1 (en) Device for sterilisation of liquids
DE102010007164A1 (en) Method for growing microorganisms in liquid nutrient solution
EP2278892B1 (en) Device and method for pressure-controlled and pressure-regulated electroporative treatment of biological vegetable process matter
EP0589155A1 (en) Anaerobic treatment of substrates with high fat content
DE102007039115A1 (en) Method and device for processing organic and / or inorganic media
DE102008027850A1 (en) Apparatus for producing hydrogen and methane from organic waste of brown bin and renewable raw material using maximum two-stage system, comprises individual systems, container as waste- or organic waste dissolver, and process water trap
DE10343748B4 (en) Process for comminuting particulate organic substances in suspensions of microorganisms
DE102010052723A1 (en) Method and device for preparing or processing process material, in particular biological process material
EP1704221B1 (en) Biogas fermentation installation
EP2964274A1 (en) Method and device for plasma-treating hollow bodies
DE10157191A1 (en) Microbiological energy source for driving a consumer
CH657604A5 (en) Process for the anaerobic treatment of sewage sludge and apparatus for carrying out the process
DE102009034707B4 (en) Apparatus and method for high voltage pulse treatment and its use
DE102014224663A1 (en) Apparatus and method for cell disruption in sludges
DE102011111367B4 (en) Plant for sterilization or treatment of a liquid by means of UVC radiation and suitable emitter module

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11758172

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11758172

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1