УСТАНОВКА АНАЭРОБНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ Российский патент 1997 года по МПК C02F11/04 

Изобретение относится к технике анаэробной обработки навоза, помета, фекалия с отходами углеродсодержащих компонентов и выработке на осветленной бражке белково-витаминной добавки биомассы аэробных микроорганизмов и может быть использовано на очистных сооружениях.

Известна установка анаэробной переработки, включающая камеры кислого и метанового брожения первой и второй фаз с технологическими патрубками, недостатком которой является отсутствие переработки осветленной бражки, что снижает экономичность эксплуатации.

Цель изобретения повышение экономичности эксплуатации установки, достигается тем, что нижние секции камер кислого и метанового брожения второй фазы выполнены с ложными днищами и размещенной на ней зернистой насадкой и образованием под ложными днищами сборников бражки, снабженных пульсаторами, при этом сборники бражки камер второй фазы кислого и метанового брожения сообщены с биокультиватором в виде шахты со сплошными перегородками, образующими секции с лучевыми барботерами и иммобилизационной насадкой в виде пучков волокон.

Такое выполнение установки во второй фазе с выходной секцией, снабженной ложным днищем и размещенной на ложном днище зернистой насадкой, обеспечивает при пульсациях разрушение оболочек микроорганизмов и освобождение внутриклеточной жидкости, содержащей нуклеиновые кислоты, ферменты, витамины, микроэлементы, являющиеся физиологически активными веществами в биокультиваторе при выращивании в нем биомассы аэробных микроорганизмов в качестве белково-витаминной добавки в обычные корма из расчета 5 грамм на килограмм живого веса животных и птицы. Использование в биокультиваторе иммобилизационной насадки в виде пучков волокон обеспечивает буферность для адаптации аэробов к биогенным элементам питания в каждой секции.

На чертеже схематически представлен общий вид установки, включающий камеры 1, 2 кислого и 3,4 метанового брожения первой и второй фаз с технологическими патрубками 5, 6, 7, 8, 9, 10 и 11. Камеры 1 и 3 кислого и метанового брожения первых фаз выполнены с ложными днищами 12, образующими сборники бражки 13 и 14, снабженные пульсаторами 15 и 15' в нижней части и газонепроницаемыми перегородками 16, 17 и 18 в верхней части, образующие газовые емкости 19, 20, 21, причем камеры 1, 3 первой фазы снабжены зернистой засыпкой 22 и сообщены между собой патрубками 8 и 9, при этом сборники бражки 13 и 14 сообщены с камерами 2 и 4 второй фазы, выполненными в виде башен со сплошными перегородками 23, образующими секции 24, сообщенные между собой трубами 25. Нижние секции 26 камер 2 и 4 второй фазы выполнены с ложными днищами 27 и размещенной на них зернистой насадкой 28 с образованием под ложными днищами 27 сборников бражки 29, 30. Сборники 29 и 30 сообщены с биокультиватором 31 в виде шахты со сплошными перегородками 32, образующими секции 33 с лучевыми барботерами 34 и иммобилизационной насадкой 35 в виде пучков волокон. Секции 33 сообщены между собой трубами 36, а выходной патрубок 37 через микрофильтр 38, дезинтегратор 39, теплообменник 40 с емкостью 41 для товарной белково-витаминной добавки. Патрубок 42 камеры 2 сообщен с лучевыми барботерами 43 камера 4, а ее выходной газовый патрубок 44 сообщен с потребителем 45 биогаза (двигатель внутреннего сгорания,топка), причем на выходе потребитель 45 по выхлопу сообщен с лучевыми барботерами 43. Установка выполнена с гомогенизаторами 46 и 47 и теплообменником 48. Сборники бражки 29 и 30 выполнены с пульсаторами 49 и 50.

Установка анаэробной переработки навоза, помета, фекалия работает следующим образом.

Продукты жизнедеятельности птиц, животных и человека поступают в гомогенизатор 46, одновременно в гомогенизатор 47 поступают углеродосодержащие материалы / торф, лигнин, опилки, измельченные растительные остатки и т. д. / из условия создания субстрата с соотношением между углеродом и азотом 20 1. В теплообменнике 48 субстрат нагревают до температуры 32 38 ^oC и по патрубку 5 направляют в камеру 1 кислого брожения первой фазы с разложением жиров и клетчатки, причем разложение последней происходит по следующей реакции

с образованием уксусной и масляной кислот. Oдновременно в камере 1 образуются муравьиная, пропионовая и другие кислоты, спирты /метиловый, этиловый и другие/, причем спирты восстанавливаются до кислот, например этиловый спирт до ацетата
CO₂ + 2CH₃CH₂OH ___→ 2CH₃COOH + CH₄
Летучие жирные кислоты и спирты собираются в емкости 19 и по патрубку 7 их отводят в лучевые барботеры 43 камеры 2 второй фазы кислого брожения, в которой происходит распад жирных кислот.

В камере 1 распаду органики способствует ее измельчение зернистой засыпкой 22 при соударениях пульсациями, создаваемыми пульсатором 15, который одновременно препятствует закупорке ложного днища 12 и проходу бражки в сборник 13 и ее отводу через патрубок 6 в камеру 2 второй фазы кислого брожения. В камере 2 второй фазы кислого брожения бражка перемещается вниз из вышележащих секций 24 на низлежащие по трубам 25 в секцию 26, в которой под воздействием пульсаций, создаваемых пульсатором 49, зернистая засыпка 28 измельчает взвеси с одновременным разрушением оболочек микроорганизмов с освобождением физиологически активных веществ, которые переходят в бражку и через ложное днище 27 поступают в сборник 29.

Из камеры 1 по патрубкам 8 и 9 бражка переходит в камеру первой фазы метанового брожения, в которой происходит распад белка

При распаде белка образуется гидрат окиси аммония NH₃ + H₂O _____→ NH₄OH и двууглекислый аммоний NH₃ + CO₂ + H₂O ____→ NH₄HCO₃обеспечивающие слабощелочную реакцию в камере 2.

Газы собирают в емкости 20 и по патрубку 10 отводят в лучевые барботеры 43 камеры 4 второй фазы метанового брожения. Одновременно в барботеры 43 камеры 4 через патрубок 42 поступают газы, отводимые из камеры 2. В камере 4 происходит восстановление двуокиси углерода до метана с использованием водорода, полученного в камере 3 CO₂ + 4H₂ ____→ CH₄ + 2H₂O
Биогаз отбирают и через патрубок 44 после конденсации водяных паров направляют в потребитель 45 (топка, двигатель внутреннего сгорания и т. д.). Продукты сгорания после охлаждения до температуры 32 38 ^oС возвращают в лучевые барботеры 43 камеры.

Образующиеся в потребителе 45 продукты сгорания восстанавливаются, например CO + H₂O _____→ CO₂ + H₂ а двуокись углерода восстанавливают до метана с использованием водорода, получаемого при ферментном разложении воды метаногенами, причем последний окисляет сероводород до органической серы, используемой метаногенами в качестве микроэлемента питания. Явление ферментолиза (аналог электролиза) позволяет получать количество биогаза, на 30-50% превышающее количество распада органики.

Осветленная бражка из сборника 30 камеры метанового брожения второй фазы, обогащенная физиологически активными веществами микроорганизмов, поступает в биокультиватор 31, в котором при продувке воздухом из лучевых барботеров происходит наращивание биомассы аэробов с использованием иммобилизационной насадки 35 в виде пучков волокон. Биомасса, взвешенная в субстрате, поступает из патрубка 37 в микрофильтр 38, откуда выходит в виде пасты, которую дезинтегрируют в дезинтеграторе 39, стерилизуют при температуре 90-95^oC в теплообменнике 40 и развозят потребителям с помощью емкости 41.

Установка анаэробной переработки повышает содержание метана в биогазе с 65-70% до 95-98% степень распада органики с 5-50% до 90-95% сокращает продолжительность переработки с 10-60 суток до 0,5-1,2 суток, позволяет получать с каждого кубометра осветленной бражки 4-10 кг белково-витаминной добавки, при использовании которой в количестве 5 грамм на 1 кг живого веса животных и птицы расход кормов сокращается на 20% на 30%-40% повышается яйценосность, надои молока, привесы мяса.

Изобретение относится к технике анаэробной переработки, а именно к установке анаэробной переработки, включающей камеры кислого и метанового брожения первой и второй фаз с технологическими патрубками, при этом камеры выполнены с ложными днищами с образованием под ложными днищами сборников бражки, снабженных пульсаторами, камеры первой фазы снабжены газонепроницаемыми перегородками в верхней части, образующими газовые емкости, и зернистой засыпкой и сообщены между собой патрубками, сборники бражки камер первой фазы сообщены с камерами второй фазы, выполненными в виде башен со сплошными перегородками, образующими секции, снабженные лучевыми барботерами и сообщенные между собой трубами, нижние секции камер второй фазы снабжены зернистой насадкой, размещенной на ложных днищах, сборники бражки камер второй фазы сообщены с биокультиватором, выполненным в виде шахты со сплошными перегородками, образующими секции с лучевыми барботерами и иммобилизационной насадкой в виде пучков волокон. 1 ил.

Установка анаэробной переработки, включающая камеры кислого и метанового брожения первой и второй фаз с технологическими патрубками, отличающаяся тем, что камеры выполнены с ложными днищами с образованием под ложными днищами сборников бражки, снабженных пульсаторами, камеры первой фазы снабжены газонепроницаемыми перегородками в верхней части, образующими газовые емкости, и зернистой засыпкой и сообщены между собой патрубками, сборники бражки камер первой фазы сообщены с камерами второй фазы, выполненными в виде башен со сплошными перегородками, образующими секции, снабженные лучевыми барботерами и сообщенные между собой трубами, нижние секции камер второй фазы снабжены зернистой насадкой, размещенной на ложных днищах, сборники бражки камер второй фазы сообщены с биокультиватором, выполненным в виде шахты со сплошными перегородками, образующими секции с лучевыми барботерами и иммобилизационной насадкой в виде пучков волокон.