УСТАНОВКА БЕЗОТХОДНОЙ УТИЛИЗАЦИИ НЕТОВАРНОЙ СВИНОФЕРМЫ Российский патент 1994 года по МПК C02F11/04 A01C3/02 

Изобретение относится к утилизации отходов продуктов жизнедеятельности свиней и может быть использовано на нетоварных свинофермах предприятий, организаций.

Известна установка утилизации отходов, содержащая корпус, в котором размещены последовательно снизу вверх камеры кислого и метанового брожения, а также патрубки подвода и отвода сред, энергосберегающая теплообменная аппаратура, в которой невысокий выход биогаза и его калорийность.

Цель изобретения - повышение выхода биогаза и его калорийности, которая достигается тем, что между камерами кислого и метанового брожения смонтированы камера щелочного брожения, при этом сверху камеры метанового брожения смонтирован твердофазный ферментер, а концентрично камерам - жидкофазный.

Отходы продуктов жизнедеятельности свиней содержат жиры, белки, углеводы, в распаде которых принимают различные популяции бактерий, между которыми проявляется антагонизм. Молочно- и маслянокислые бактерии в результате своей жизнедеятельности образуют жирные кислоты и спирты, которые угнетают жизнедеятельность метаногенов. При гидролитическом разложении белка
белки + H₂O ___→ 2CH₄+CO₂+, образуется аммиак, который при растворении в воде
NH₃+H₂O ___→ (NH₄)OH дает гидрат окиси аммония и
NH₃+CO₂+H₂O ___→ (NH₄)HCO₃ - двууглекислый аммоний, которые создают слабощелочную реакцию, угнетающую жизнедеятельность бактерий кислого брожения. В результате антагонизма степень распада беззольного органического вещества не превышает 5-50%, выход биогаза с 1 кг беззольного органического вещества 0,6-0,8 кг, а содержание метана в биогазе 65-70%, т.е. низкая калорийность. Жизнедеятельность бактерий, разлагающих беззольное органическое вещество отходов жизнедеятельности свиней, требует стабильных температурных условий, т. е. колебания температуры не должны превышать 1^оС в сутки и она обеспечивается применением биологических процессов твердофазных и жидкофазных ферментеров, процесс в которых протекают с выделением тепла.

На чертеже представлен продольный разрез установки, содержащей корпус 1, в котором размещены последовательно снизу вверх камеры 2 и 3 кислого и метанового брожения, а также патрубки 4-18 подвода и отвода сред, энергосберегающая теплообменная аппаратура. Между камерами кислого и метанового брожения смонтирована камера 19 щелочного брожения, при этом сверху камеры 3 метанового брожения смонтирован твердофазный ферментер 20, а концентрично камерам 2, 3, 19 - жидкофазный 21. Камера 19 щелочного брожения выполнена с перфорированным днищем 22, под которым размещен сборник 23 иловой воды. Камера 3 метанового брожения выполнена в виде чередующихся дутьевых 24 и реакторных 25 секций с перфорированной перегородкой 26 между ними, причем реакторные секции 25 сообщены друг с другом переливными трубами 27. Жидкофазный ферментер выполнен с дутьевыми 28 и реакторными 29 секциями с перфорированным днищем 30. Реакторные секции 29 сообщены между собой переливными трубами 31. Твердофазный ферментер 20 размещен на сплошной перегородке 32 камеры 3 метанового брожения и сообщен перфорированной перегородкой 33 с реакторной секцией 29 жидкофазного ферментера 21 и выполнен с перфорированными каналами 34. Приемная камера 53 выполнена с регенеративной полостью 36. Камера кислого брожения 2 выполнена с перемешивающими устройствами 37, а камера 19 щелочного брожения с патрубком 38 отвода шлама.

Установка безотходной утилизации отходов нетоварной свинофермы работает следующим образом.

Продукты жизнедеятельности свиней, поступающие гидросмывом и гидросплавом, измельчают до размеров, сопоставимых с размерами бактерий, нагревают до температуры 32-38^оС из приемной камеры 35 по патрубку 15 направляют в камеру 2 кислого брожения, в которой при перемешивании устройствами 37 происходит распад жиров, частично белка и в незначительной степени углеводов. Субстрат через патрубки 9 и 6 поступает в камеру 19 щелочного брожения для распада углеводов и дополнительного распада жиров и белков. Иловая вода из камеры 19 щелочного брожения отводят через перфорированное днище 22 в сборник 23 и через патрубки 16 и 4 - в реакторную полость 25 камеры метанового брожения 3. Из камеры 2 кислого брожения по патрубку 20 и камеры 19 щелочного брожения по патрубку 7 отводят биогаз, который нагнетают по патрубку 5 в дутьевую секцию 24 камеры 3 метанового брожения. На перфорированных перегородках 26 в присутствии зернистой насадки для иммобилизации микроорганизмов-деструкторов происходит восстановление диоксида углерода в метан с использованием водорода в качестве катализатора, причем часть водорода образуется при ферментном разложении воды на водород и кислород и последний окисляет сероводород до органической серы, являющейся биогенным элементом питания для метаногенов. Иловая вода последовательно проходит по переливным трубам 27 сверху вниз, а биогаз снизу вверх и отводится по патрубку 18. Такое разобщение процессов распада беззольного органического вещества позволяет увеличить степень его распада с 5-50 до 90-95%, содержание метана в биогазе доводить с 65-70 до 95-98%, повышать выход биогаза с 1 кг беззольного органического вещества с 0,6-0,8 кг до 1,3-1,5 кг за счет ферментного разложения воды и сократить время брожения с нескольких суток до нескольких часов.

Иловая вода из камеры 3 метанового брожения содержит биогенные элементы питания для аэробных микроорганизмов (углерод, азот, фосфор, микроэлементы, витамины и т.д.). Ее отбирают из реакторной секции 25 камеры 3 метанового брожения и по патрубку 17 вводят в реакторную секцию 29 жидкофазного ферментера 21, а через патрубок 11 и дутьевую секцию 28 вдувают воздух и при барботировании на перфорированной перегородке 30 в присутствии зернистой насадки для иммобилизации микроорганизмов-деструкторов происходит наращивание биомассы аэробов. Субстрат со взвешенными в нем микроорганизмами перемещается сверху вниз по переливным трубам 31 и отводится через патрубок 10 на микрофильтр для отделения биомассы. Отработанный воздух из ферментера 21 поступает в перфорированные каналы 34 твердофазного ферментера 20, в котором при пронизывании его загрузки происходит конденсация водяных паров с отводом конденсата и растворяемых им биогенных элементов загрузки ферментера 20 через перфорированную перегородку 33 в жидкофазный ферментер 21 и освобожденный от водяных паров воздух отводится освобожденный от водяных паров воздух отводится через регенеративную полость 36. Штамм из камеры 19 щелочного брожения по патрубку 38 отводится в твердофазный ферментер 20. Использование жидкофазного ферментера 21 и твердофазного 20 обеспечивает стабилизацию тепловых процессов в камерах 2, 3 и 19. Одновременно на биогенных элементах питания иловой воды можно вырабатывать 10-40 кг/м³ белково-витаминной добавки, использование которой сокращает расход обычных кормов на 20-30% и повышает привесы мяса на 30-40%. Вокруг свиноферм создается нормальная экологическая обстановка.

Использование: в сельскохозяйственном машиностроении, в частности в установках для утилизации отходов с высоким содержанием беззольного органического вещества при их анаэробно-аэробной обработке, что может быть использовано на нетоварных свинофермах, птицеводческих комплексах, фермах по выращиванию крупного рогатого скота. Сущность изобретения: установка содержит последовательно размещенные герметичные камеры кислого, щелочного и метанового брожения, на перекрытии которого размещен твердофазный ферментер, а концентрично указанным камерам - жидкофазный ферментер в виде чередующихся дутьевых и реакционных полостей, через которые сверху вниз протекает иловая вода, а снизу вверх воздух. Аналогично работает камера метанового брожения. Камера щелочного брожения выполнена с ложным днищем и сборником иловой воды. Раздельное выполнение кислого, щелочного и метанового брожения повышает распад беззольного органического вещества и содержание метана в биогазе, т.е. его колорийность. 1 ил.

УСТАНОВКА БЕЗОТХОДНОЙ УТИЛИЗАЦИИ НЕТОВАРНОЙ СВИНОФЕРМЫ, содержащая корпус с размещенными снизу вверх камерами кислого и метанового брожения, патрубками подвода и отвода сред, энергосберегающей теплообменной аппаратурой, отличающаяся тем, что, с целью повышения выхода биогаза и его калорийности, между камерами кислого и метанового брожения смонтирована камера щелочного брожения, при этом сверху камеры метанового брожения смонтирован твердофазный ферментер, а концентрично камерам - жидкофазный.