СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ПРОДУКТОВ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЖИВОТНЫХ И ПТИЦЫ И ФИЛЬТРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ БИОМАССЫ ПРИ ОСУЩЕСТВЛЕНИИ СПОСОБА Российский патент 1996 года по МПК C05F3/00 C05F3/06 

Изобретение относится к технологии и технике утилизации продуктов жизнедеятельности животных и птицы (стоки, навоз, помет, подстилка, растительные остатки и т. д.) и может быть использовано при производстве бактериального протеина очистных сооружений (бакпротоса) на предприятиях агропромышленного комплекса (АПК).

Известен способ утилизации, при котором приготавливают субстрат с корректировкой соотношения между углеродом и азотом, вводом углеродсодержащих компонентов, на субстрате выращивают аэробные микроорганизмы, отделяют биомассу микрорганизмов, стерилизуют и используют в качестве белково-витаминной добавки (БВД) (а. с. СССР N 836829, кл. A 23 K 1/00, C 05 F 3/00, 1984), недостатком которого является ограниченность сырьевых ресурсов для выработки БВД, что снижает эффективность применения способа.

Цель изобретения достигается тем, что биомассу отделяют фильтрованием, подвергают дезинтегрированию гидродинамическим, кавитационным и тепловым воздействием, часть дезинтеграта направляют в качестве физиологически активных веществ на выращивание микроорганизмов в первой ступени утилизации, а избыточный дезинтеграт и фильтрат направляют на вторую ступень утилизации с последовательным переходом от простейших микроорганизмов к бактериям и количеством ступеней сокращают присутствие метаболитов животных и птицы в бакпротосе.

Известно устройство для осуществления способа, содержащее приводную ступицу с установленным на ней нижним диском, приводной вал с верхним дисками, закрепленную между дисками своими верхними и нижними параллельными основаниями коническую фильтровальную перегородку и средство ее деформирования, например, пружину (а. с. СССР N 674797, кл. B 04 B 1/04, 1979), имеющее недостатки способа, что снижает эффективность его использования.

Цель изобретения достигается тем, что нижнее основание конуса конической фильтровальной перегородки закреплено на упpугом диске, установленном на нижнем диске с прижимом к нему упругими элементами, например, пружинами, а приводной вал нижним концом установлен на нижнем диске на шарнирной опоре, верхний конец приводного вала размещен в опоре вращения дополнительной приводной ступицы, при этом между нижним диском и упругим размещен переточный стакан, сообщающий напорную полость нижнего диска с внутренней полостью фильтровальной перегородки.

При ступенчатой обработке субстрата от ступени к ступени снижается примесь метаболитов продуктов жизнедеятельности животных и птицы, сокращается количество низших микроорганизмов, имеющих большую продолжительность генерации (удвоения биомассы) и повышается количество бактерий, а соответственно, количество протеина и липидов, т. е. улучшается качество БВД, причем переход сопровождается расширением источников питания - всеядность бактерий. Переход от низших микроорганизмов к бактериям требует устранения их проскока через фильтрольную перегородку планетарным ее вращением.

На фиг.1 чертежа показана схематически установка осуществления способа; на фиг.2 продольный разрез устройства для осуществления способа; на фиг.3 - схема изменения углов фильтровальной перегородки; на фиг.4 узел нижнего и упругого дисков.

Установка для осуществления способа содержит питатель 1, сообщенный с дуговым ситом 2, питатель 3 ввода углеродсодержащих компонентов, сообщенный с измельчителем 4, а последний сообщен с биокультиватором 5, включающим секции 6, размещенных на ложных днищах 7 дутьевых секций 8, причем секции 6 сообщены друг с другом по высоте биокультиватора 5 переливными трубами 9, при этом секции 6 снабжены иммобилизационной насадкой в виде жгутов 10. Нижняя секция 6 биокультиватора 5 сообщена с устройством 11 микрофильтром для осуществления способа, а по осадку с центробежным дезинтегратором 12, причем по избыточному дезинтеграту дезинтегратор 12 сообщен с питателем 13 второй ступени утилизации, включающей биокультиватор 14, сообщенный с микрофильтром 15, а последний по дезинтеграту сообщен с питателем 13 предыдущей ступени утилизации, а по избыточному дезинтеграту с питателем 17 последующей ступени утилизации, включающей биокультиватор 18, микрофильтр 19 и дезинтегратор 20, причем последний по избыточному дезинтеграту сообщен со стерилизатором (на чертеже не показан).

Устройство для осуществления способа микрофильтр, содержит приводную ступицу 21, с установленным на ней нижним диском 22, приводной вал 23 с верхним диском 24, закрепленную между дисками своими верхним и нижним параллельными основаниями коническую фильтровальную перегородку 25 и средство ее деформирования, например, пружину 26. Нижнее основание конуса конической фильтровальной перегородки 25 закреплено на упругом диске 27, установленном на нижнем диске 22 с прижимом к нему упругими элементами, например, пружинами 26, а приводной вал 23 нижним концом установлен на нижнем диске 22 на шарнирной опоре 28, а верхний конец приводного вала 23 размещен в опоре вращения 29 дополнительной приводной ступицы 30, при этом между нижним диском 22 и упругим диском 27 размещен переточный стакан 31, сообщающий напорную полость 32 нижнего диска 22 с внутренней полостью фильтровальной перегородки 25 и с патрубком 33 подвода субстрата. Микрофильтр 11 включает корпус 34 с патрубками 35 отвода фильтрата и 36 отвода осадка. Верхний диск 24 выполнен с разгрузочными окнами 37, а нижний диск 22 с направляющими болтами 38 для пружин 26.

Пример осуществления способа. Продукты жизнедеятельности животных и птицы поступают в питатель 1, в котором их разбавляют фильтратом до концентрации 2-12 г/л с одновременным отделением при перемешивании минеральных примесей, а крупные взвеси отделяют на дуговом сите 2. Для корректировки субстрата за счет ввода углеродсодержащих компонентов (нейтрализованный гидролизный лигнин, растительные остатки, подстилка, и т. д.) устанавливают соотношение между углеродом и азотом в пределах 20:1. Взвеси наполнителя измельчают в измельчителе 4 гидроударного действия с переводом их до коллоидного состояния и гомогенизации субстрата. Субстрат обрабатывают на ложных днищах 7 при продувке воздухом из дутьевых секций 8 в присутствии иммобилизационной насадки в виде жгутов 10. На питательных веществах субстрата происходит наращивание биомассы микроорганизмов, которые взвешенными в субстрате перемещаются сверху вниз по переливным трубам 9 и отводят в микрофильтр 11 (работа которого будет описана ниже). Осадок из микрофильтра 11 поступает в центробежный дезинтегратор 12, в котором гидродинамическим, кавитационным и тепловым воздействием разрушают оболочки микроорганизмы и освобождают физиологически активные вещества (нуклеиновые кислоты, ферменты, витамины, микроэлементы), являющиеся биостимуляторами развития и размножения микроорганизмов в биокультиваторе 5. На избыточном дезинтеграте в питателе 13 подготавливают субстрат, на котором во второй ступени наращивают биомассу микроорганизмов с последующим переходом от простейших микроорганизмов (грибы, дрожжи и т. д.) к бактериям, что позволяет исчерпывать из субстрата компоненты питания, в т. ч. метаболиты жизнедеятельности животных и птицы. После дезинтегратора 20 биомассу подвергают стерилизации нагревом до температуры 90-95^oС и используют в качестве белково-витаминной добавки из расчета 1-5 грамм на 1 кг живого веса животных и птицы.

Устройство для осуществления способа микрофильтр 11 работает следующим образом.

Субстрат из патрубка 33 через напорную полость 32 и переточной стакан 31 поступает на внутреннюю поверхность фильтровальной перегородки 25. Под действием сил инерции происходит отделение жидкости, которая проницает перегородку 25 и фильтрат в факеле распыла отводится из корпуса 34 по тангенциальному патрубку 36. Под действием тангенциальной составляющей силы инерции, возникающей при вращении перегородки 25 от приводной ступицы 21, происходит перемещение осадка. При вращении верхнего конца приводного вала 23 в опоре вращения 29 дополнительной приводной ступицы 30 фильтровальная перегородка 25 совершает планетарное вращение относительно оси приводной ступицы 21, вследствие наклона приводного вала 23 на угол "А", при этом изменяются углы "Б"и "В". При углах "Б" происходит перемещение осадка, а при углах "В" торможение с образованием подстилочного слоя, препятствующего проскоку бактерий. За счет деформации упругого диска 26 возникают вибрации, препятствующие закупорке пор перегородки 25. Осадок выгружается через разгрузочные окна 37 в верхнем диске 24 и выводится из корпуса 34 в факеле распыла по тангенциальному патрубку 35.

Использование бакпротоса в виде белково-витаминной добавки при расходах 0,1-0,5% на 1 кг живого веса животных и птицы сокращает на 20-30% расход обычных кормов, на 30-40% повышается яйценосность, надои молока, привесы мяса, снижается до минимума падеж молодняка, улучшается генетика родительского стада. Бакпротос воспроизводится в 500 раз быстрее, чем растительный, и в 1000 раз в сравнении с животным и себестоимость его в сравнении гидролизными кормовыми дрожжами в десятки раз ниже.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности, к способу утилизации продуктов жизнедеятельности животных и птицы с выработкой кормового белка и устройствам для его выделения из субстрата фильтрованием. Цель изобретения - повышение выхода биомассы. Из навоза или помета готовят субстрат в гомогенизаторе 1, в отделителе 2 его освобождают от щетины, пуха, пера, шерсти. В гомогенизаторе 3 готовят субстрат из углеродсодержащего компонента - нейтрализованного до рН 5,5-7,0 гидролизного лигнина. Субстраты из гомогенизаторов 1 и 3 подвергают диспергированию до размеров, сопоставимых с размерами бактерий, и после добавки дезинтеграта с физиологически активными веществами направляют в биокультиватор 5, где в чередующихся бактериорастительных камерах 6 с иммобилизационной насадкой 10 происходит наращивание биомассы, которая перетекает сверху вниз по переливным стаканам 9 и отводится в устройство для фильтрования 11, где отделяют биомассу, часть биомассы через дезинтегратор 12 возвращается в цикл, а избыточная биомасса поступает в следующую ступень, количество которых принимается из условия изчерпывания продуктов жизнедеятельности и углеродсодержащего компонента. 2 с. п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ утилизации продуктов жизнедеятельности животных и птицы, при котором приготавливают субстрат с корректировкой соотношения между углеродом и азотом, вводом углеродсодержащих компонентов, на субстрате выращивают аэробные микроорганизмы, отделяют биомассу микроорганизмов, стерилизуют и используют в качестве белково-витаминной добавки, отличающийся тем, что углеродсодержащий компонент диспергируют до размеров, соответствующих размерам аэробных бактерий, смешивают с продуктами жизнедеятельности животных и птицы и с дезинтегратом биомассы, выращенную на субстрате биомассу отделяют фильтрованием, дезинтегрируют, используют для приготовления субстрата, на котором затем выращивают биомассу, причем процесс повторяют до исчерпывания продуктов жизнедеятельности животных и птицы и углеродсодержащего компонента. 2. Фильтрующее устройство для отделения биомассы при утилизации продуктов жизнедеятельности животных и птицы, содержащее приводную ступицу с установленным на ней нижним диском, приводной вал с верхним диском, закрепленную между дисками своими верхним и нижним параллельными основаниями коническую фильтровальную перегородку и средство ее деформирования, отличающееся тем, что нижнее основание конуса конической фильтровальной перегородки закреплено на упругом диске, установленном на нижнем диске, с прижимом к нему упругими элементами, а приводной вал нижним концом установлен на нижнем диске на шарнирной опоре, причем верхний конец приводного вала размещен в опоре вращения дополнительной приводной ступицы.