УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПТИЧЬЕГО ПОМЕТА Российский патент 1994 года по МПК C12M1/107 

Изобретение относится к технике анаэробно-аэробной обработки жидкого помета с выработкой высококалорийного биогаза, ферментно-обработанного компоста и белково-витаминной кормовой добавки и может быть использовано на птицеводческих комплексах сельского хозяйства.

Известна установка для переработки городских сточных вод в метантенках, содержащая бак-смеситель, емкость для сбраживания, метантенк, сообщенные циркуляционными трубопроводами один с другим [1], в которой из-за низкого содержания биогенных элементов в городских стоках (жиры, белки, углеводы) выход биогаза достаточен только на эксплуатационные нужды.

Известна установка для переработки птичьего помета, содержащая бак-смеситель, емкость для сбраживания и метантенк, сообщенные циркуляционными трубопроводами один с другим [2], в которой невысокая степень разложения помета и низкий выход биогаза.

Цель изобретения - повышение степени разложения помета и увеличение выхода биогаза.

Цель достигается тем, что емкость для сбраживания разделена на сообщающиеся камеры кислого и щелочного брожения, вторая из которых снабжена перфорированным днищем, с образованием под ним полости для сбора и отвода иловой воды, в которой установлен плунжер, служащий для изменения уровня иловой воды в этой полости, над днищем размещен толкатель для перемещения твердого осадка на выгрузку, при этом корпус метантенка разделен по высоте сплошными и перфорированными перегородками на секции, сообщающиеся посредством переливных труб, с образованием между перегородками полостей для подвода газа, причем в каждой секции размещена иммобиллизационная насадка для микроорганизмов из гибких волокон, а у стенки каждой секции выполнен карман для сбора и отвода осевших микроорганизмов.

Процесс кислого брожения разрушением органического беззольного вещества масляно-, молочнокислыми и другими бактериями с образованием кислот, спиртов и т.д. в условиях термофильного режима при 54-55^оС требует продолжительности обработки порядка 4-5 сут. Процесс щелочного брожения с переводом беззольного органического вещества в метан
CO₂+4H₂A --->> CH₄+4A+2H₂O,
где H₂A - органическое вещество, содержащее Н₂, имеет существенно большую продолжительность в сравнении с кислым брожением.

Продолжительность метанового брожения
CO₂+2H₂ --->> CH₄+2H₂O, в отличие от предыдущих процессов не превышает нескольких часов, причем основным лимитирующим - является ферментное разложение иловой воды на H₂ и O₂, причем Н₂ используется в качестве катализатора перевода диоксида углерода в метан, а кислород для окисления сероводорода до органической серы
Различие в продолжительности кислого, щелочного и метанового брожения требует их раздельного проведения и устранения воздействия метаболитов одних микроорганизмов на жизнедеятельность других.

На чертеже представлен схематически общий вид установки, продольный разрез.

Установка для переработки птичьего помета содержит бак-смеситель 1, емкость для сбраживания разделена на сообщающиеся камеры 2 кислого и 3 щелочного брожения, вторая из которых снабжена перфорированным днищем 4 с образованием под ним полости 5 для сбора и отвода иловой воды, в которой установлен плунжер 6, служащий для изменения уровня иловой воды в этой полости 5, над днищем 4 размещен толкатель 7 для перемещения твердого осадка на выгрузку 8, при этом корпус метантенка 9 разделен по высоте сплошными 10 и перфорированными перегородками 11 на секции 12, сообщающиеся посредством переливных труб 13, с образованием между перегородками 10 и 11 полостей 14 для подвода газа, причем в каждой секции 12 размещена иммобилизационная насадка для микроорганизмов из гибких волокон 15, а у стенки каждой секции 12 выполнен карман 16 для сбора и отвода осевших микроорганизмов. Метантенк 9 выполнен с патрубком 17 подвода иловой воды, патрубком 18 отвода биогаза, патрубком 19 отвода истощенной на биогенные элементы иловой воды со взвешенными в ней микроорганизмами, патрубками 20 и 21 продувки газа с нижележащей секции 12 на вышележащую, патрубков 22 отвода мертвых микроорганизмов. Камера 2 кислого брожения выполнена с перемешивающими устройствами 23, патрубком 24 подвода жидкого помета, патрубком 25 отвода субстрата и патрубком 26 отвода биогаза. Камера 3 щелочного брожения снабжена патрубком 27 отвода биогаза и патрубком 28 подвода субстрата. Размещенный на перекрытии 29 камеры 3 щелочного брожения твердофазный ферментатор 30 выполнен с аэрационными каналами 31. Биогенератор 32 имеет конструкцию аналогичную метантенку 9.

Установка для переработки птичьего помета работает следующим образом.

Жидкий помет влажностью 80-90% , получаемый при клеточном содержании птицы, поступает в бак-смеситель 1, где выполняется его гомогенизация, и перекачивается через патрубок 24 в камеру 2 кислого брожения, подвергаясь обработке масляно- и молочнокислыми бактериями, жиры, белки, углеводы переводятся в жирные кислоты (уксусная, муравьиная, пропионовая и т.д.), спирты (метиловый, этиловый и т.д.) и образованием газа (диоксид углерода, водород, сероводород). Остатки твердой фазы жидкого помета и продукты кислого брожения через патрубки 25 и 28 поступают в камеру 3 щелочного брожения, где происходит распад таких трудноразлагаемых составляющих беззольного органического вещества помета, как белки, и наиболее тяжелоразлагаемых углеводов. Остаточная часть помета с минеральными включениями перемещается толкателем 7 и через выгрузку 8 отводится в твердофазный ферментатор 30. Жидкая составляющая разложения помета через перфорированное днище 4 поступает в полость 5, в которой установлен плунжер 6, обеспечивающий устранение кальматации днища 4 за счет подъема уровня иловой воды в полости 5 выше днища 4. Газ из патрубка 26 камеры 2 кислого брожения и из патрубка 27 камеры 3 щелочного брожения поступает в метантенк 9 в его полость 14, а иловая вода из полости 5 через патрубок 17 поступает в секцию 12, где при барботировании на перфорированной перегородке 11 происходит взаимодействие между газом и иловой водой в присутствии микроорганизмов, находящихся в секции 12 и поселенных на гибких волокнах 15 иммобилизационной насадки. Субстрат перетекает с вышележащих секций 12 на нижележащие по переливным трубам 13 и отводится из метантенка 9 по патрубку 19 в биогенератор 32. Биогаз последовательно передавливается из полостей 14 через перфорированные перегородки 11 по патрубкам 20 и 21 и отводится по патрубку 18. В секциях 12 метаногены переводят диоксид углерода в метан с использованием в качестве катализатора водорода из камеры 2 кислого брожения и водорода, образующегося при ферментном разложении воды, т.е. происходит истощение биогаза диоксидом углерода и обогащение его метаном. Образующийся при ферментном разложении воды кислород используется для окисления сероводорода до органической серы с использованием серобактерий, причем образующаяся органическая сера используется метаногенами в качестве биогенного элемента питания. В результате жизнедеятельности метаногенов и серобактерий появляются старые и мертвые микроорганизмы, плотность которых больше плотности молодых клеток. Для избавления секции 12 от балласта из старых и мертвых клеток предусмотрены карманы 16, откуда отвод может осуществляться как периодически, так и непрерывно. При переходе субстрата из вышележащих секций 12 на нижележащие происходит исчерпывание биогенных элементов питания и для адаптации микроорганизмов к изменяющимся условиям питания служит иммобилизационная насадка из гибких волокон 15, которые непрерывно теряют старые клетки и возобновляются молодыми. Твердофазный ферментер 30, в котором процессы протекают при 30-70^оС, сокращает расход биогаза на эксплуатационные нужды.

Установка повышает степень распада беззольного органического вещества помета, увеличивает выход биогаза и содержание в нем метана.

Использование: животноводство и птицеводство, утилизация птичьего помета путем разложения и получения биогаза. Сущность изобретения: установка содержит бак-смеситель, емкость для сбраживания и метантенк, сообщенные циркуляционными трубопроводами. Емкость для сбраживания разделена на сообщающиеся камеры кислого и щелочного брожения, вторая из которых снабжена перфорированным днищем, с образованием под ним полости для сбора и отвода иловой воды. В этой камере установлен плунжер, служащий для изменения уровня иловой воды в полости, над днищем размещен толкатель для перемещения твердого осадка на выгрузку. Корпус метантенка разделен по высоте сплошными и перфорированными перегородками на секции, сообщающиеся посредством переливных труб, с образованием между перегородками полостей для подвода газа, причем в каждой секции размещена иммобилизационная насадка для микроорганизмов из гибких волокон, а у стенки каждой секции выполнен карман для сбора и отвода осевших микроорганизмов. 1 ил.

УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПТИЧЬЕГО ПОМЕТА, содержащая бак-смеситель, емкость для сбраживания и метантенк, сообщенные циркуляционными трубопроводами друг с другом, отличающаяся тем, что, с целью повышения степени разложения помета и увеличения выхода биогаза, емкость для сбраживания разделена на сообщающиеся камеры кислого и щелочного брожения, вторая из которых снабжена перфорированным днищем с образованием под ним полости для сбора и отвода иловой воды, в которой установлен плунжер, служащий для изменения уровня иловой воды в этой полости, над днищем размещен толкатель для перемещения твердого осадка на выгрузку, при этом корпус метантенка разделен по высоте сплошными и перфорированными перегородками на секции, сообщающиеся посредством переливных труб, с образованием между перегородками полостей для подвода газа, причем в каждой секции размещена иммобилизационная насадка для микроорганизмов из гибких волокон, а у стенки каждой секции выполнен карман для сбора и отвода осевших микроорганизмов.