УСТАНОВКА АНАЭРОБНОГО БРОЖЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК C12M1/107 

Изобретение относится к очистке стоков и утилизации углеродазотсодержащих отходов с выработкой биометана для бытовых нужд в индивидуальных домах, удаленных от централизованных сетей тепло- и электроснабжения.

Известна установка анаэробного брожения, содержащая корпус с перегородками для направленного перемещения сред и патрубками ввода стоков и углерод-азотсодержащих отходов и отвода через гидравлический затвор биогаза и продуктов брожения /с.40, рис. 8, Янок В.Г. Янко Ю.Г. Обработка сточных вод и осадка в метантенках. Киев, 1978/, в которой невысокая степень распада беззольной органики и небольшая масса выхода биометана на единицу объема.

Известна установка анаэробного брожения, содержащая горизонтальный корпус с вертикальными перегородками отсеков кислого, нейтрального, щелочного, метанового брожения, горизонтальный вал, снабженный приводом и перемешивающими лопастями и отсеком гравитационного осаждения твердой составляющей послеброжевого остатка, причем корпус выполнен с окнами для перехода субстрата от загрузочного устройства к разгрузочному в вертикальных перегородках /с.18 -19, рис. 2.2.2.3. Виестур У.Э. Кузнецов А.М. Савенков В.В. Системы ферментации, Рига, 1986/, в которой невысокий выход биометана с единицы объема установки, что снижает эффективность ее работы.

Цель изобретения повышение эффективности работы установки.

Упомянутая цель достигается тем, что окна выполнены в вертикальных перегородках в виде последовательно размещенных отверстий в верхней, средней и нижней частях горизонтального корпуса, причем окна в средней части выполнены в виде перфорированных дисков, концентричных горизонтальному валу, а размер отверстий перфорации дисков убывает от загрузочного устройства к разгрузочному.

Перемещение субстрата через перфорированные диски на выходе из отсеков, обрабатываемого лопастями горизонтального вала, обеспечивает измельчение взвесей, увеличение поверхности прилипания для микроорганизмов и разложение углерод-азотсодержащих стоков и отходов, причем размер отверстий окон в нижней части корпуса не превышает 1 2% от площади живого сечения отверстий перфорированных дисков в средней части вертикальных перегородок, т.е. основная масса субстрата проходит в средней части, повышая долю измельчаемых взвесей. Размер отверстий в верхней части перегородок не превышает 3 5% от площади отверстий перфорированных дисков, что обеспечивает сепарацию биометана на биометан и углекислый газ, который задерживается в секциях и подвергается дополнительной обработке.

Горизонтальный вал с перемешивающими лопастями смещен относительно оси корпуса вниз, что обеспечивает интенсификацию разрушения корки, образующейся в верхней части субстрата, и перемешивание осадка в нижней, а секция кислого брожения выполнена в виде обечайки с перфорированной стенкой для протирки взвесей.

На фиг. 1 показан схематически продольный разрез установки; на фиг. 2 - узел I на фиг.1.

Установка анаэробного брожения содержит горизонтальный корпус 1 с вертикальными перегородками 2 отсеков: 3 кислого, 4 нейтрального, 5 - щелочного, 6 метанового брожения, горизонтальный вал 7, снабженный приводом 8 и перемешивающимися лопастями 9, отсеком 10 гравитационного осаждения твердой составляющей послеброжевого остатка, причем корпус 1 выполнен с окнами для перехода субстрата от загрузочного устройства 11 к загрузочному 12 в вертикальных перегородках 2 в виде последовательно размещенных отверстий 13 в верхней, 14 в средней и 15 в нижней частях горизонтального корпуса 1, причем отверстия в средней части выполнены в виде перфорированных дисков 14, концентричных горизонтальному валу 7, а размер отверстий перфорации дисков 14 убывает от загрузочного устройства 11 к разгрузочному 12, при этом отсек 10 гравитационного осаждения твердой составляющей послеброжевого остатка выполнен с патрубком 16 отвода жидкой составляющей, гидравлическим затвором 17 и патрубком 18 отвода биометана. Отсек 3 кислого брожения выполнен в виде перфорированной обечайки 19, а загрузочное устройство 11 выполнено с крышкой 20, перемешивающие лопасти 9 установлены на горизонтальном валу 7 на осях 21 с возможностью поворота.

Установка анаэробного брожения работает следующим образом.

При открытой крышке 20 через загрузочное устройство 11 осуществляют заполнение перфорированной обечайки 19 отсека 3 корпуса 1 и измельчение взвесей лопастями 9 при вращении привода 8 горизонтального вала 7. Через отверстия перфорации в дисках 14 субстрат последовательно переходит через отсеки 3, 4, 5, 6 в отсек 10 гравитационного осаждения. Концентрацию взвесей в субстрате устанавливают в пределах 4 6% а соотношение между углеродом и азотом порядка 20:1. Термостатирование субстрата осуществляют теплом помещения, в котором размещена установка, в пределах 18 24^oC, причем колебания температуры не должны превышать 1 3^oC в сутки. Заполнение установки продуктами брожения через загрузочное устройство 11, отвод твердой составляющей послеброжевого остатка через разгрузочное устройство 12 и жидкой составляющей через патрубок 16 осуществляют периодически, при непрерывности самого процесса брожения. Уровень субстрата в установке определяют по переливу через патрубок 16, а температуру по температуре помещения, концентрация взвесей в субстрате, соотношение между углеродом и азотом устанавливаются эмпирически по записям в журнале загрузки. Периодически осуществляют проверку заполнения жидкостью гидравлического затвора 17 по переливу ее через патрубок 18, через который осуществляют заполнение и доливку в случае необходимости. Перемешивание субстрата лопастями 9 осуществляют периодически вращением горизонтального вала 7 от привода 8. Молекулярная масса метана 17, а углекислого газа 44, что обеспечивает преимущественное прохождение метана через отверстия 13 в верхней части корпуса 1 к гидравлическому затвору 17. Отверстия 15 в нижней части перегородок 2 не являются эксплуатационными и предназначены для опорожнения корпуса при профилактических остановках. Работа в анаэробных условиях позволяет изготавливать корпус и все детали из углеродистой стали, что снижает стоимость установки. При перемещении субстрата в аксиальном направлении через отверстия в перфорированных дисках 14 происходит измельчение взвесей лопастями 9, причем для повышения степени измельчения взвесей размер отверстий в перфорации дисков 14 убывает в направлении разгрузочного устройства 12. Лопасти 9 установлены на осях 21 горизонтального вала 7 и при монтаже совпадают с осью вала, а при эксплуатации расположены под углом к нему. Установка герметична, что исключает запахи в помещении, в котором она установлена, а периоды загрузки и разгрузки краткотечны.

Возросшие цены на ископаемые невозобновляемые энергоносители /природный газ, мазут, уголь и т.д./ обеспечивают рентабельность эксплуатации установки и одновременно улучшается экологическая обстановка вокруг объекта использования, а образующие составляющие послеброжевого остатка являются биологическими удобрениями.

Использование: изобретение относится к области очистки стоков и утилизации твердых углерод-азотсодержащих отходов с выработкой биометана для бытовых нужд в индивидуальных домах, удаленных от централизованных сетей тепло- и электроснабжения. Сущность изобретения: установка анаэробного брожения содержит горизонтальный корпус с перегородками отсеков кислого, нейтрального, щелочного, метанового брожения, горизонтальный вал, снабженный приводом и перемешивающими лопастями и отсеком гравитационного осаждения твердой составляющей послеброжевого остатка, причем корпус выполнен с окнами для перехода субстрата от загрузочного устройства к разгрузочному. Окна выполнены в вертикальных перегородках в виде последовательно размещенных отверстий в верхней, средней и нижней частях горизонтального корпуса, причем окна в средней части выполнены в виде перфорированных дисков, концентричных горизонтальному валу, а размер отверстий перфорации убывает от загрузочного устройства к разгрузочному. 2 ил.

Установка анаэробного брожения, содержащая горизонтальный корпус, имеющий вертикальные перегородки с образованием отсеков кислого, нейтрального, щелочного, метанового брожений, загрузочное и разгрузочное устройства, горизонтальный вал с приводом и перемешивающими лопастями, отсеком гравитационного осаждения твердой составляющей послеброжевого остатка, причем в перегородках выполнены окна для перехода субстрата от загрузочного устройства к разгрузочному, отличающаяся тем, что окна для перехода субстрата в вертикальных перегородках представляют собой последовательно размещенные отверстия в верхней, средней и нижней частях горизонтального корпуса, причем окна в средней части выполнены в виде перфорированных дисков, концентрично размещенных горизонтальному валу, размер отверстий перфораций дисков убывает от загрузочного устройства к разгрузочному, а окна в верхней и нижней частях вертикальных перегородок выполнены так, что размер отверстий по площади в верхней части не превышает 3 5% от площади соответствующих отверстий перфорированных дисков, а размер отверстий в нижней части не превышает 1 2% от площади живого сечения перфорированных дисков.