МЕТАНОВЫЙ БИОКУЛЬТИВАТОР Российский патент 1997 года по МПК C12M1/107 

Изобретение относится к очистке стоков, утилизации продуктов жизнедеятельности животных и птицы культивированием анаэробных микроорганизмов, разлагающих целлюлозосодержащие материалы /солома, сено, опилки и т.д./ с выработкой биометана для нужд фермерских хозяйств, удаленных от централизованных сетей теплоэнергоснабжения и канализации.

Известен метановый биокультиватор, содержащий корпус с технологическими перегородками и патрубками для подвода и отвода сред. Обрабатываемой средой являются продукты жизнедеятельности животных и птицы. В этом известном биокультиваторе затруднено разложение этих продуктов из-за высокого содержания азота по отношению к углероду, так как азот подавляет жизнедеятельность анаэробных микроорганизмов.

Известен метановый биокультиватор, содержащий горизонтальный корпус с вертикальными перегородками камер кислого, нейтрального, щелочного, метанового брожения, размещенную между загрузочным и разгрузочным устройствами мешалку с валом, снабженным приводом и лопастями, с газовой полостью в верхней части корпуса и осадительной в нижней /У.Э.Вестур, А.М.Кузнецов, В.В.Савенков "Системы ферментации", Рига, 1986, с.18 19, рис. 2.2/. Это устройство является наиболее близким к данному изобретению по выполняемой функции и достигаемому результату.

В этом биокультиваторе низка степень измельчения целлюлозосодержащего материала /сено, солома, опилки, листовой спад и так далее/, являющегося ингредиентом, обеспечивающим повышение концентрации углерода по отношению к азоту, что снижает эффективность работы биокультиватора.

В данном изобретении решается техническая задача, направленная на повышение эффективности работы биокультиватора. Для этого перед камерой кислого брожения в биокультиваторе установлен дефибриллятор в виде горизонтального цилиндрического корпуса с перфорированным диском в средней части днища, а на валу, снабженном приводом, смонтированы лопасти, взаимодействующие с зернистой абразивной иммобилизационной засыпкой, плотность которой меньше плотности субстрата, а цилиндрический корпус сообщен с загрузочным устройством, снабженным крышкой, а перфорированный диск днища сообщен с камерой кислого брожения.

На чертеже представлен метановый биокультиватор, продольный разрез.

Метановый биокультиватор содержит корпус 1 с вертикальными перегородками 2, разделяющими полость корпуса 1 на камеры 3, 4, 5, 6 соответственно кислого, нейтрального, щелочного и метанового брожения. Между загрузочным и разгрузочным устройствами соответственно 7, 8 размещена мешалка с валом 9, связанным с приводом 10, и имеющая лопасти 1. В верхней части корпуса 1 образуется газовая полость 12, а в нижней части осадительная полость 13. Перед камерой 3 кислого брожения установлен дефибриллятор в виде горизонтального цилиндрического корпуса 14 с перфорированным диском 15 в средней части днища 16, а на валу 17, снабженном приводом 18, смонтированы лопасти 19, взаимодействующие с зернистой иммобилизационной абразивной засыпкой 20, плотность которой меньше плотности субстрата. Цилиндрический корпус 14 сообщен с загрузочным устройством 7, снабженным крышкой 21, а перфорированный диск 15 днища 16 сообщен с камерой 3 кислого брожения. Корпус 1 выполнен со взрывным клапаном 22, гидравлическим затвором 23 и патрубком 24 отвода биометана потребителю. Вертикальные перегородки 2 выполнены с перфорированными дисками 25.

Метановые биокультиватор работает следующим образом.

При открытой крышке 21 осуществляют загрузку через устройство 7 из условия, чтобы концентрация взвесей находилась в пределах 4 6% соотношение между углеродом и азотом порядка 20 1, с корректировкой за счет ввода целлюлозосодержащих материалов /соломы, листового спада, опилок, загрязненного сена и так далее/. Корпус 1 устанавливают в утепленных помещениях /птичниках, коровниках, свинарниках, конюшнях/ с термостатированием процессов брожения температурой помещения, причем колебания температуры не должны превышать 1 - 3^oC в сут. В цилиндрический корпус 14 через загрузочное устройство 7 вводят зернистые абразивные материалы в пределах 5 10% от объема корпуса 14. Поступившие взвеси целлюлозосодержащих материалов измельчают при вращении лопастей 19 от привода 18. При вращении лопастей 19 зернистая абразивная иммобилизованная засыпка /керамзит, вспученный перлит, модифицированный цеолит и так далее/ способствует измельчению целлюлозосодержащих материалов до размеров, сопоставимых с размерами микроорганизмов анаэробов, что повышает содержание углерода по отношению к азоту с 8 1, 11 1 до 20 1. Это исключает ингибирование азотом микроорганизмов деструкторов целлюлозы. Выход измельченных частиц через перфорированный диск 15 возможен только при условии, что размер измельченных частиц будет меньше размеров отверстий перфорации. В камерах 3, 4, 5 и происходит последовательная обработка субстрата анаэробами кислотогенами, ацетогенами, ацетогидрогенами, метаногенами. Переход взвесей субстрата происходит под воздействием лопастей 11 через перфорированные диски 25 вертикальных перегородок 2. Одновременно лопасти 11 при вращении от привода 10 разрушают газовые пузыри вокруг взвесей, то есть их миграцию из верхней части корпуса 1 в нижнюю осадительную полость 13. Загрузка материалов, подлежащих брожению, и отвод послеброжевого остатка через разгрузочное устройство 8 осуществляют периодически, а отвод биометана из газовой полости 12 через гидравлический затвор 23 и патрубок 24 выполняют непрерывно. Перемешивание от приводов 10 и 18 осуществляют периодически для интенсификации процессов брожения при возрастании потребления биометана. Для исключения взрывоопасных ситуаций предусмотрен взрывной клапан 22. Монтаж лопастей 19 в цилиндрическом корпусе 14 выполнят через загрузочное устройство 7 при открытой крышке 21.

Метановый биокультиватор обеспечивает топливом для нагрева помещений содержания животных и птицы в зимнее время, для приготовления кормов, в летнее время при отборе биометана в пластиковые мешки он является товарным продуктом.

Выработка биометана и использование послеброжевого остатка в качестве биологического удобрения делает эксплуатацию биокультиватора рентабельной.

Использование: очистка стоков, утилизация продуктов жизнедеятельности животных и птицы культивированием анаэробных микроорганизмов, разлагающих целлюлозосодержащие материалы с выработкой биометана для нужд фермерских хозяйств, удаленных от централизованных сетей теплоэнергоснабжения и канализации. Сущность: метановый биокультиватор содержит корпус с вертикальными перегородками, размещенными с образованием камер кислого, нейтрального, щелочного, метанового брожения. В корпусе установлена мешалка, содержащая приводной вал с лопастями. Перед камерой кислого брожения установлен дефибриллятор, включающий горизонтальный цилиндрический корпус с перфорированным диском в средней части днища для сообщения с полостью камеры кислого брожения, вал с приводом и смонтированными на нем лопастями и зернистую абразивную иммобилизационную засыпку, плотность которой меньше плотности субстрата. Корпус сообщен с загрузочным и разгрузочным устройствами. 1 ил.

Метановый биокультиватор, содержащий горизонтальный корпус с вертикальными перегородками камер кислого, нейтрального, щелочного, метанового брожения, размещенную между загрузочным и разгрузочным устройствами мешалку с валом, снабженным приводом и лопастями, с газовой полостью в верхней части корпуса и осадительной в нижней, отличающийся тем, что перед камерой кислого брожения установлен дефибриллятор в виде горизонтального цилиндрического корпуса с перфорированным диском в средней части днища, а на валу, снабженном приводом, смонтированы лопасти, взаимодействующие с зернистой абразивной иммобилизованной засыпкой, плотность которой меньше плотности субстрата, а цилиндрический корпус сообщен с загрузочным устройством, снабженным крышкой, а перфорированный диск днища сообщен с камерой кислого брожения.