УСТАНОВКА ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ОТХОДОВ ЖИВОТНЫХ Российский патент 1997 года по МПК C02F11/04 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и медицине, в частности к устройствам для дезинфекции отходов животных, инфицированных неспорообразующими микроорганизмами, гельминтами и их личинками, и может найти применение в животноводстве, производственной санитарии и получения биологически чистых удобрений с биологическим газом.

Известна установка для обеззараживания сточных вод, включающая приемные емкости с теплообменниками и коммуникации для термической обработки сточных вод [1]
Недостатком известной установки является невозможность переработки отходов животных (экскременты, подстилочная солома, объедки кормов, смывы), насыщенных патогенными неспорообразующими микроорганизмами, гельминтами и их потомством. В этой связи применение отходов без обеззараживания не допустимо.

Прототипом настоящего изобретения является установка для переработки отходов сельскохозяйственного производства с получением шлама и биологического газа, включающая емкость для накопления исходной массы с измельчительным устройством, реактор с мешалкой и теплообменником, газосборник и соединительные трубы [2]
Предложенная установка позволяет снизить энергозатраты за счет регенерации тепла и повысить ее производительность за счет подготовки биологической закваски (маточника).

Настоящий технический эффект достигается тем, что установка снабжена заквасочным реактором для приготовления закваски, необходимой при микробиологической переработке сырья, имеющим автономную систему обогрева, через трубопроводы соединенным с накопителем и сливным коллектором шлама и резервуаром-теплообменником, имеющим также газосборник с газопроводом для подачи биологического газа к потребителю, при этом утилизатор тепловой энергии выполнен в виде "емкость в емкости" для обогрева стен накопителя со свежим сырьем горячим органическим шламом, выбрасываемым по сливному коллектору, в резервуаре-теплообменнике.

На фиг. 1 показана схема предлагаемой установки для обеззараживания отходов животных; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 узел I на фиг.2 в сечении.

Установка комплектуется из основной и пусковой частей.

Основная часть включает емкость накопитель 1 первичной подготовки отходов, в котором размещен погружной насос-измельчитель 2 с тройником 3, насадкой 4 и трубопроводом 5 с отводом трубопроводов 6 и 7. Накопитель 1 размещен в резервуаре-теплообменнике 8 для утилизации тепловой энергии с шламопроводом 9. Отвод трубопровода 6 соединен с резервуаром 10 окончательной подготовки свежего сырья, включающим в себя механическую мешалку 11, теплообменник 12 и распределительный коллектор 13, который соединен с реакторами 14 через заправочные стояки 15. Реакторы снабжены сливными стояками 16 и газосборниками 17 с газопроводом 18 и сливным коллектором 19 шлама для возврата его в резервуар-теплообменник 8.

Пусковая часть содержит нагреватель 20 теплоносителя с напорной трубой 21 и обратной трубой 22, соединенных с заквасочным реактором 23, имеющим теплообменник 24. Реактор 23 снабжен переливочной трубой 25, соединенной с коллектором 13 и малым газопроводом 26, подключенным к общему газопроводу 18 для отвода газа из малого газосборника 27.

Внутри реактора 14 размещены две боковых стенки 28, секционная механическая мешалка 29, у которой центральная труба 30, стойки 31, винтовые лопасти 32 являются полыми для циркуляции теплоносителя. Теплопотерям через стенки препятствует теплоизоляционный слой 33.

Установка монтируется при животноводческой ферме. Она работает следующим образом. Отходы животных из ферм поступают в накопитель 1 первичной подготовки, внутри которого смонтирован насос-измельчитель 2 для измельчения и перекачивания отходов тройник 3 в три направления: по трубопроводам 5 и 6 в резервуар 10 окончательной подготовки или по трубопроводам 5 и 7 в заквасочный реактор 23, или через насадку 4 обратно в накопитель 1.

Измельчение подстилочной соломы, объедков кормов размером более 50 мм, нормализация отходов по влажности до 89-93% а также приготовление гомогенной массы (в дальнейшем "свежее сырье") производится в накопителе 1 первичной подготовки путем пропускания через насос-измельчитель 2, при необходимости - добавления воды (смывов) и перекачивания через насадку 4 в накопитель 1.

Для запуска основной части в опережающем порядке запускается пусковая часть. При этом в качестве свежего сырья применяется гомогенная масса из отходов крупного рогатого скота.

Для запуска пусковой части насосом-измельчителем 2 свежее сырье перекачивается через трубопроводы 5 и 7 в заквасочный реактор 23, где оно подогревается до 54^oC теплообменником 24, в котором циркулирует теплоноситель, подводимый и отводимый через напорную 21 и обратную 22 трубы от нагревателя 20 теплоносителя. При установившемся температурном режиме (54^oC) в заквасочном реакторе 23 размножаются бактерии, которые разрушают сложные органические соединения до несложных веществ, то есть подвергают их деструкции. Из продуктов распада в анаэробных условиях метановые бактерии синтезируют биологический газ и органический шлам.

Биологический газ из газосборника 27 через малый 26 и общий газопровод 18 подается потребителю, органический шлам используется как закваска при пуске реактора 14, которая подается в его камеру Б через переливочную трубу 25, коллектор 13 и заправочный стояк 15.

Для запуска реактора 14 в накопителе 1 первичной подготовки из отходов (независимо от вида животных) приготовляют гомогенную массу вышеописанным способом, ее перекачивают через трубопроводы 5 и 6 в резервуар 10 окончательной подготовки и в нем подогревают свежее сырье теплообменником 12, периодически перемешивая его механической мешалкой 11. После достижения температуры 54^oC свежее сырье через распределительный коллектор 13, заправочный стояк 15 поступает в камеру Б реактора 14. Процесс переработки протекает аналогично как в заквасочном реакторе 23, генерированный биологический газ из газосборника 17 через газопровод 18 идет к потребителю.

После запуска первого реактора 14 пусковую часть установки (нагреватель 20, реактор 23) останавливают и консервируют для хранения.

Для пуска других реакторов 14 в качестве закваски используют массу бактерий, которую перекачивают упомянутым образом из первого реактора 14 в следующие. Технология пуска и работа всех реакторов 14 аналогичны первому. Биологический газ из газосборников 17 идет через газопровод 18 к потребителю, органический шлам с температурой 54^oC через сливной стояк 16 и сливной коллектор 19 поступает в резервуар-теплообменник 8, где омывая снаружи накопитель 1, отдает тепло гомогенной массе в нем. После выравнивания температур (30-37^oC) органический шлам через шламопровод 9 выгружается на транспортное средство, а гомогенная масса загружается в резервуар 10 окончательной подготовки.

Поступление свежего сырья из резервуара 10 в реакторы 14 происходит через распределительный коллектор 13, заправочный стояк 15 непрерывно, и так же непрерывно вытекает через сливной стояк 16 и сливной коллектор 19 органический шлам.

Распределительный коллектор 13 расположен на 15 см. ниже верхнего уровня свежего сырья в реакторе 14. В реактор 14 вводимое свежее сырье поступает через заправочный стояк 15 в нижние слои камеры Б, оттуда периодически при включении мешалки 29 поднимается и перетекает сначала в среднюю камеру В, в последующем в выходную камеру Г.

Сливной стояк 16 может меняться по высоте расположения, что позволит воздействовать на величину давления газа в газосборнике 17. Кроме того, сливной стояк 16 играет роль предохранительного устройства в том случае, если не будет расходоваться газ из газосборника 17. При этом газ, постепенно выдавливая органический шлам, понизит его уровень в реакторе 14 и вырвется через сливной стояк 16 в атмосферу, тем самым предотвращая отрицательные последствия нарушения правил эксплуатации установки.

Пусковая часть установки обеспечит надежный запуск основной, части за короткое время и экономию электроэнергии за время пуска до 30%
Регенерация тепловой энергии позволит сократить ее расход до 40%
Совмещение механической мешалкой 29 функции мешалки и теплообменника в реакторе 14 обеспечивает равномерность подогрева и экономию материала.

Непрерывность поступления сырья в реакторы 14, утилизация тепловой энергии в резервуаре-теплообменнике 8, движение перерабатываемого сырья в реакторе по N-образному пути, применение мешалки с полыми элементами конструкции обеспечат устойчивость процесса переработки и качественную деструкцию отходов, в ходе которой отходы надежно обеззараживаются. При этом образуются кислоты, аминокислоты, газы и другие некоторые вещества, являющиеся материалом для синтеза органического шлама и биологического газа. Эксплуатация установки на температурном диапазоне 53-55^oC является условием надежного уничтожения патогенной неспорообразующей микрофлоры, гельминтов и их личинок в отходах животных, преобразуя их в безвредные и полезные продукты.

Использование: обеззараживание отходов животных для дезинфекции, инфицированных неспорообразующими микроорганизмами, гельминтами и их личинками, и может быть использовано в животноводстве, производственной санитарии и для получения биологически чистых удобрений попутно с биологическим газом. Сущность: установка состоит из сборника, измельчителя сырья (навозной массы) и предварительного биологического реактора для подготовки биомассы. Обрабатываемая масса распределяется по ряду промышленных реакторов биологической переработки сырья с отбором биогаза и биологически чистого шлама в виде удобрения. Горячий шлам предварительно проходит через теплообменник наполнителя сырья с целью регенерации тепла для снижения энергозатрат. 3 ил.

Установка для обеззараживания отходов животных, включающая накопитель исходной массы с измельчительным устройством, реактор с мешалкой и теплообменником, газосборник и соединяющие их трубопроводы, отличающаяся тем, что она снабжена заквасочным реактором для приготовления закваски, необходимой при микробиологической переработке сырья, имеющим автономную систему обогрева, через трубопроводы соединенным с накопителем и сливным коллектором шлама, и резервуаром-теплообменником, имеющим также газосборник с газопроводом для подачи биологического газа к потребителю, при этом резервуар-теплообменник выполнен в виде "емкость в емкости" для обогрева стен накопителя со свежим сырьем горячим органическим шламом, выбрасываемым по сливному коллектору в резервуаре-теплообменнике.