МЕТАНТЕНК Российский патент 1997 года по МПК C02F11/04 

Изобретение относится к технике выработки биогаза и белково-витаминной добавки /БВД/ из продуктов жизнедеятельности животных и птицы и может быть использовано на комплексах с/хозяйства.

Известен метантенк, содержащий корпус, разобщенный на камеры брожения и уплотнения осадка, выполненный с патрубками подвода и отвода сред /В.Я. Янко, Ю. Г. Янко. Обработка сточных вод и осадка в метантенках. Киев: 1978, с. 40, рис. 8/, в котором содержание метана в вырабатываемом биогазе не превышает 65 70%
Известен метантенк, содержащий корпус, разделенный на камеры кислого, регрессии кислого и щелочного брожения с перекрытиями камер и корпуса, патрубками подвода и отвода сред, при этом камеры снабжены поперечными ленточными фильтрами из гибких нитей, а камера метанового брожения выполнена в виде шахты, разделенной на секции, чередующиеся сплошными и перфорированными поперечными перегородками, причем камера метанового брожения сообщена по биогазу с камерами кислого, регрессии кислого и щелочного брожения, а по бражке со сборником ее в камере щелочного брожения /патент США N 4022665, кл. C 02 F 11/04, 1977/, в котором невысокая полнота распада беззольного органического вещества продуктов жизнедеятельности животных и птицы не превышает 50%
Цель изобретения повышение полноты распада беззола.

Она достигается тем, что поперечные ленточные фильтры выполнены с перемещающимися по днищам камер возвратно-поступательно планками, а гибкие нити -вертикальными.

Такое выполнение обеспечивает распределенную по высоте камеру иммобилизацию микроорганизмов, поселенных на гибких нитях, с одновременным перемешиванием субстрата и разрушением агломератов. Адаптированная по высоте и длине камер иммобилизация микроорганизмов повышает полноту распада безвольной органики субстрата.

На фиг. 1 показан вид в плане метантенка, при снятых перекрытиях; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 узел l на фиг. 3; на фиг. 5 узел ll на фиг. 3; на фиг. 6 узел III на фиг. 3; на фиг. 7 узел IV на фиг. 3; на фиг. 8 продольный разрез камеры метанового брожения; на фиг. 9 схема работы при перемешивании; на фиг. 10 и 11 - варианты выполнения гибких нитей; на фиг. 12 установка выработки биогаза в БВД с использованием метантенка.

Метантенк содержит корпус 1, размещенный на камере 2 кислого 3, регрессии кислого и 4 щелочного брожения с перекрытиями 5 камер и 6 корпуса, с патрубками 7 подвода и 8 и 9 отвода сред, камеры 2, 3 и 4 снабжены поперечными ленточными фильтрами из гибких нитей 10, а камера 11 метанового брожения выполнена в виде шахты, разделенной на секции 12 и 13 чередующимися сплошными 14 и перфорированными 15 поперечными перегородками, причем камера 11 метанового брожения сообщена по биогазу с камерами 2 кислого, 3 регрессии кислого и 4 щелочного брожения, а по бражке со сборником 16 камеры 4 щелочного брожения. Поперечные ленточные фильтры из гибких нитей 10 выполнены с перемещающимися по днищам камер 2, 3 и 4 возвратно-поступательно планками 17, а гибкие нити 10 -вертикальными. Вертикальность нитей 10 достигается или путем использования поплавков 18, или подбора материла нитей, например углеродсодержащих волокон, плотность которых существенно меньше плотности субстрата. Для увеличения поверхности иммобилизации гибким нитям сообщается или ворсистость 19, или вплетения 20. Один из вариантов возвратно-поступательного перемещения планок 17 трос 21, сообщенный с одной стороны с приводным эксцентриком 22, а с другой с упругим элементом 23. Камера 11 метанового брожения выполнена с переливными трубами 24 и размещенной в секциях 12 на периферийной перегородке 15 зернистой иммобилизационной насадкой 25. Между перекрытием 5 камер 2, 3 и 4 и перекрытием 6 корпуса 1 размещена камера 26 для биогаза, выполненная с гидравлическим затвором 27, натяжным устройством 28 и компенсатором 29 объема камеры 26. Установка для выработки биогаза и БВД включает песочницу 30, решетку 31, дробилку 32, диспергатор 33, теплообменник 34, биокультиватор 35, фильтровальные центрифуги 36 и 37, дизентеграторы 38 и 39, биотенк 40, теплообменник 41 и емкость для БВД 42.

Метантенк в установке для выработки биоагаза и БВД работает следующим образом.

Продукты жизнедеятельности животных и птицы гидросплавом поступают в песочницу 30, откуда после разбавления водой до концентрации 1-5% направляют в решетку 31 для освобождения от плавающих взвесей, которые измельчаются последовательно в дробилке 32 и диспергаторе 33, причем возможен вводом дополнительного источника углерода /растительные остатки/ с их измельчением и помолом. Субстрат в теплообменнике 34 нагревают до 32-38^oC и направляют для последовательного сбраживания в камерах 2 кислого, 3 регрессии кислого и 4 щелочного брожения, в которых при перемешивании планками 17 происходит последовательный распад жировой, белковой и углеводородной составляющих беззольного органической вещества субстрата. Повышению полноты распада беззола способствует иммобилизация микроорганизмов, поселенных на гибких нитях 10, причем для повышения эффекта иммобилизации они выполнены с ворсом 19 или вплетениями 20. При перемещении троса 21 эксцентрика 22 из положения Г в положение Д происходит соответствующее перемещение планок 17 и гибких нитей 10 с деформацией упругого элемента 23. При перемещении эксцентрика 22 из положения Д в положение Г возврат планок 17 и гибких нитей 10 осуществляется упругим элементом 23 или другим аккумулятором /гидравлическим, пневматическим/. Под действием бактерий в камерах 2, 3 и 4 образуется бражка, обогащенная жирными кислотами, спиртами и другими продуктами распада беззольного органического вещества субстрата, которую отбирают из сборника 16 по патрубку 9 и направляют в секцию 12 камеры 11 метанового брожения. В секцию 13 снизу камеры 11 поступают газы из камер 2, 3 и 4, отбираемые по патрубку 8. Газы, включающие водород, диоксид углерода, аммиак, серовород, перемещаются снизу вверх, а бражка сверху вниз. На перфорированных перегородках 15 в присутствии иммобилизационной зернистой насадки 25 происходит синтез метана из диоксида углерода с использованием в качестве катализатора водорода, одновременно происходит разложение сероводорода до органической серы, которая используется в качестве микроэлемента питания метаногенами. Для повышения ферментного разложения воды на водород и кислород в бражку добавляют дезинтегратор из дезинтегратора 38, благодаря этому процессу выход биогаза составляет 1,3-1,5 кг с 1 кг беззольного органического вещества субстрата. Образующийся в камере 11 метанового брожения биогаз, содержащий 95-98% метана, из верхней его части поступает в камеру 26 между перекрытиями 5 и 6, которое выполнено герметичным за счет гидрозатвора 27, причем газ выполняет функции теплоизоляции, одновременно с газом в камерах 2, 3 и 4 под перекрытием 6, что снижает расход тепла в теплообменнике 34 на нагрев стоков. Субстрат со взвешенной в ней биомассой микроорганизмов поступает в фильтровальную центрифугу 36, отделяемая биомасса подвергается дезинтеграции в дезинтеграторе 38 с освобождением, при разрушении оболочек клеток, ферментов, участвующих в гидролитическом разложении воды с образованием водорода, используемого для восстановления диоксида углерода до метана. Отделяемая от микроорганизмов в центрифуге 36 метановая бражка поступает в биотенк 40, аналогичный по конструкции камере 11 метанового брожения, только продувка осуществляется воздухом с выращиванием биомассы аэробных микроорганизмов на биогенных элементах метановой бражки. Биомасса аэробов отделяется в фильтровальной центрифуге 37, часть биомассы возвращается на вход биотенк 40, а избыточная биомасса поступает в дезинтегратор 39, в которой совместно с избыточной частью анаэробов подвергается дезинтеграции, последующему нагреву в теплообменнике 41 до 90-95^oC и емкостью 42 развозится по фермам комплекса и используется в качестве БВД в количестве 1% от массы корма, что сокращает расход обычных кормов на 20-30% увеличивает яйценосность, надои молока, привесы мяса на 40% С учетом того, что расходы на корма составляют порядка 70% всех расходов, выработка БВД снижает себестоимость производства яйца, молока, мяса, шкурок зверей и т.д.

Использование метантенка позволяет доводить степень распада беззольного органического вещества до 90-95% против 5-50% в известных. Одновременно биогаз по калорийности соответствует бензину, причем перевод двигателей внутреннего сгорания с бензина на биогаз сокращает расходы на горючее в десятки раз, расход смазочных снижается на 15% ресурс двигателя повышается на 50% а токсичность выхлопа уменьшается в 2 раза.

Изобретение относится к технике выработки биогаза и белково-витаминной добавки /БВД/ анаэробными и аэробными микроорганизмами из продуктов жизнедеятельности животных и птицы и может быть использовано на очистных сооружениях сельского хозяйства. Метантенк выполнен из камер кислого, регрессии кислого, щелочного и метанового брожения, последовательно сообщенных по бражке и по биогазу, камеры кислого, регрессии кислого и щелочного брожения сообщены с камерой метанового брожения, к которой бражка и биогаз перемещаются противотоком. Камеры кислого, регрессии кислого 3 и щелочного брожения 4 снабжены установленными на их днищах планками 17, перемещающимися возвратно-поступательно от перемещения троса 21, например эксцентрика 22 и упругого элемента 23, планки 17 снабжены гибкими вертикальными нитями 10, перемещающимися в объемах камер 2, 3 и 4 вместе с планками 17, выполняющими функции перемешивания и иммобилизации микроорганизмов для распада жиров, белков и углеводородов беззольного органического вещества субстрата, что повышает полноту распада до 90-95%. Камеры 2, 3 и 4 выполнены с перекрытием 6 и для корпуса 1 с перекрытием 5, образующими камеру 26 для биогаза, снижающую потери тепла в окружающую среду и стабильность процесса распада беззола органики. 12 ил.

Метантенк, содержащий корпус, сообщенный посредством трубопроводов с камерой метанового брожения, разделенный на камеры кислого, регрессии кислого и щелочного брожения и сборник бражки, перекрытия камер и корпуса, патрубки подвода и отвода сред, причем камера метанового брожения выполнена в виде шахты, разделенной на секции поперечными перегородками, отличающийся тем, что поперечные перегородки расположены, чередуясь сплошные и перфорированные, камеры снабжены поперечными ленточными фильтрами из гибких нитей с перемещающимися по днищам камер планками, установленными с возможностью возвратно-поступательного перемещения, а гибкие нити, прикрепленные к планкам, выполнены вертикальными, и камера метанового брожения сообщена по биогазу с камерами кислого, регрессии кислого и щелочного брожения, а по бражке со сборником бражки, размещенным в камере щелочного брожения.