УСТАНОВКА ВЫРАБОТКИ БИОГАЗА Российский патент 1996 года по МПК C02F11/04 

Изобретение относится к выработке биогаза из продуктов жизнедеятельности животных и птицы и может быть использовано на очистных сооружениях птицеводческих и животноводческих комплексов сельского хозяйства.

Известна установка выработки биогаза, включающая, размещенный в грунте корпус метантенка, выполненный с камерами кислого, регрессии кислого и щелочного брожения, снабженной сборником иловой воды и перекрытиями камер и корпуса с образованием под ними газовых емкостей, и камеры метанового брожения сообщенной вверху со сборником иловой воды, а секции камеры сообщены с газовой емкостью под перекрытием камер, недостатком которой является невысокое содержание метана в биогазе.

Цель изобретения повышение содержания метана в биогазе.

Она достигается тем, что камера регрессии кислого брожения выполнена со сборником иловой воды, а емкость биогаза под перекрытиями камер кислого и регрессии кислого брожения выполнена с газовым затвором от камеры щелочного брожения и сообщена с секциями предкамеры метанового брожения, а верхняя часть предкамеры сообщена со сборником иловой воды камеры регрессии кислого брожения.

Маслянокислые бактерии в камерах кислого и регрессии кислого брожения выделяют летучие жирные кислоты, например, при распаде клетчатки
3C₆H₁₀O₅+3H₂O__→3CH₃COOH+2CH₃CH₂COOH+4CO₂+4H₂
образуются уксусная и масляная кислота, задерживающие жизнедеятельность метаногенов и выполнением ими ферментного разложения воды
2H₂O__→ 2H₂+O₂
и использования водорода в качестве катализатора перевода диоксида углерода в метан
CO₂+4H₂_→ CH₄+2H₂O,
которые происходят в камере метанового брожения.

В это время в предкамере метанового брожения происходит разложение летучих жирных кислот, например, ацетата
CH₃COOH__→ CH₄+CO₂,
причем диоксид углерода в камере метанового брожения переводится в метан по приведенной выше реакции.

Такое выполнение установки обеспечивает достижение цели.

На фиг. 1 показан схематически общий вид установки; на фиг. 2 вид в плане камер кислого, регрессии кислого и щелочного брожения, при снятых перекрытиях; на фиг. 3 разрез А Б В Г на фиг. 2; на фиг. 4 - продольный разрез предкамеры метанового брожения; на фиг. 5 разрез Д Д на фиг. 4.

Установка выработки биогаза включает, размещенный в грунте, корпус 1 метантенка, выполненный с камерами 2 кислого, 3 регрессии кислого и 4 - щелочного брожения, снабженной сборником 5 иловой воды и перекрытиями 6 камер и 7 корпуса, с образованием под ними емкостей 8 и 9 и камеры 10 метанового брожения сообщенной в вверху со сборником 5 иловой воды, а секции 11 камеры 10 сообщены с газовой емкостью 8 под перекрытием 6 камер. Камера 3 регрессии кислого брожения выполнена со сборником 12 иловой воды, а емкость 13 биогаза под перекрытиями 6 камер 2 кислого и 3 регрессии кислого брожения выполнена с газовым затвором 14 от камеры 4 щелочного брожения и сообщена с секциями 15 предкамеры 16 метанового брожения, а верхняя часть предкамеры 16 сообщена со сборником 12 камеры 3 регрессии кислого брожения. Секции 15 предкамеры 16 выполнены с патрубками 17 подвода биогаза, лучевыми барбатерами 18, переливными трубами 19 и зернистой насадкой 20 для иммобилизации микроорганизмов-деструкторов летучих жирных кислот. Установка включает смеситель 21, отделитель 22, измельчитель 23, диспергатор 24, микрофильтры 25, 26 и 27, дезинтеграторы 28, 29 и 30, биокультиватор 31, теплообменник 32 и емкость для белково-витаминной добавки (БВД) 33.

Установка выработки биогаза работает следующим образом.

Продукты жизнедеятельности животных и птицы поступают в смеситель 21 для разведения водой и отделения минеральных примесей. В отделителе 22 (решетки, дуговые, вибрационные сита и т.д.) отделяют взвеси, которые измельчают в измельчителе 23. Измельченную органику смешивают со стоками и направляют в диспергатор 24 для дополнительного измельчения до размеров сопоставимых с размерами микроорганизмов-деструкторов. Стоки последовательно проходят камеры 2 кислого, 3 регрессии кислого и 4 щелочного брожения, при этом в камере 2 кислого и камере 3 регрессии кислого брожения под действием масляно- и молочно-кислых бактерий образуются летучие жирные кислоты, которые собираются в емкости 13 для биогаза, а в сборнике 12 собирается иловая вода из этих камер. Иловая вода из сборника 12 поступает в секцию 15 предкамеры 16 метанового брожения, а из емкости 13 для биогаза по патрубку 17 в лучевые барботеры 18 поступает биогаз и при барботировании в присутствии зернистой насадки 20 происходит разложение жирных кислот (масляной, уксусной, муравьиной, пропионовой и т.д.) с образованием метана, диоксида углерода, водорода и других газов. Жидкость перемещается сверху вниз по переливным трубам 19, с барботированием перекрестно к потоку в каждой секции 15 газовым потоком. Стоки из предкамеры 16 поступают в микрофильтр 25 для отделения микроорганизмов-деструкторов, которых подвергают дезинтеграции в дезинтеграторе 28 с освобождением физиологически активных веществ и дезинтеграт направляют на вход в предкамеру 16. Иловая вода из сборника 5 поступает в камеру 10 метанового брожения и перемещается по секциям 11 сверху вниз, а из емкости 8 отбирают биогаз и в каждой секции 11 барботируют стоки из лучевых барботеров 18, биомассу микроорганизмов-деструкторов отделяют в микрофильтре 26, подвергают дезинтеграции в дезинтеграторе 29 и возвращают на вход в камеру 10 для интенсификации ферментного разложения воды на водород и кислород, причем последний используется для разложения сероводорода до органической серы (окисления). Биогаз из предкамеры 16 добавляется к биогазу из емкости 8 для восстановления диоксида углерода до метана под действием водорода. Осветленная вода из микрофильтров 25 и 26 поступает на вход в биокультиватор 31, аналогичный по конструкции предкамере 16 и камере 10, в котором при продувке воздухом происходит наращивание на биогенных элементах питания биомассы микроорганизма-аэробов. Биомассу отделяют в микрофильтре 27, подвергают дезинтеграции в дезинтеграторе 30, нагревают до температуры 90 - 95^oC в теплообменнике 32 и развозят с очистных сооружений в виде ожиженной массы емкостью 33 по фермам комплекса в качестве белково-витаминной добавки. Биогаз с содержанием метана 95 98% из камеры 10 поступает в емкость 9 для использования в товарных целях.

Использование установки выработки биогаза позволяет решать проблему обеспечения хозяйств энергоносителем, так как в предлагаемой установке из каждого 1 кг беззольного органического вещества продуктов жизнедеятельности животных и птицы можно получать 1,3 1,5 кг биогаза за счет ферментного разложения воды, причем калорийность биогаза эквивалента калорийности бензина и может быть его заменителем в двигателях внутреннего сгорания. Одновременно с 1 м³ осветленных стоков можно получать 10 40 кг белково-витаминной добавки, которая на 60 80% состоит из протеинов и липидов и по аминокислотному составу приближается к белкам говяжьего мяса. Добавка 1 грамма БВД на 1 кг живого веса животных и птицы сокращается расход обычных кормов на 20 30% за счет дезинтеграции добавки и освобождения физиологически активных веществ (нуклеиновые кислоты, микроэлементы, витамины, ферменты и т.д.). Использование белково-витаминной добавки повышает яйценосность, надои молока, привесы мяса на 30 40% устраняется падеж животных и птицы, улучшаются генетические данные.

Очистка стоков сельского хозяйства с выработкой биогаза и БВД позволяет перевести очистные сооружения на рентабельные условия работы при одновременном снижении себестоимости производства яиц, молока, мяса, мясо-молочных продуктов, в затратах на производство которых затраты на корма превышают 70% всех затрат.

Касается выработки биогаза из продуктов жизнедеятельности животных и птицы. Установка содержит размещенный в грунте корпус метантенка, выполненный с перекрытиями и камерами кислого, регрессии кислого и щелочного брожения с перекрытиями, с образованием под перекрытиями камер и корпуса емкостей биогаза, при этом камеры регрессии кислого и щелочного брожения выполнены со сборниками иловой воды, а емкость биогаза под перекрытиями камер кислого и регрессии кислого брожения выполнена с газовым затвором от камеры щелочного брожения; предкамеру метанового брожения, выполненную с секциями и сообщенную со сборником иловой воды камеры регрессии кислого брожения, при этом секции предкамеры сообщены с емкостью для биогаза под перекрытиями камер кислого и регрессии кислого брожения, и камеру метанового брожения, выполненную с секциями и сообщенную со сборником иловой воды камеры щелочного брожения, при этом секции камеры сообщены с емкостью биогаза под камерой щелочного брожения. 5 ил.

Установка выработки биогаза, содержащая размещенный в грунте корпус метантенка, предкамеру и камеру метанового брожения, отличающаяся тем, что корпус метантенка выполнен с перекрытиями и камерами кислого, регрессии кислого и щелочного брожения с перекрытиями, с образованием под перекрытиями камер и корпуса емкостей биогаза, при этом камеры регрессии кислого и щелочного брожения выполнены со сборниками иловой воды, а емкость биогаза под перекрытиями камер кислого и регрессии кислого брожения выполнена с газовым затвором от камеры щелочного брожения, предкамера метанового брожения выполнена с секциями и сообщена со сборником иловой воды камеры регрессии кислого брожения, а секции предкамеры сообщены с емкостью для биогаза под перекрытиями камер кислого и регрессии кислого брожения, камера метанового брожения выполнена с секциями и сообщена со сборником иловой воды камеры щелочного брожения, а секции камеры сообщены с емкостью биогаза под камерой щелочного брожения.