ЛИНИЯ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ЖИДКИХ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ Российский патент 1997 года по МПК A01C3/00 C05F3/06 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно, к технологическим линиям для переработки жидких органических отходов животноводства, таких как навоз, растительные остатки, стоки животноводческих предприятий и их смеси, и может быть использовано на свинофермах, птицефабриках и комплексах крупного рогатого скота для переработки стоков и получения органических удобрений и оборотной воды.

Известна линия для переработки навозных сточных вод, например, свиноводческих комплексов, содержащая узлы, выполняющие операции сбора и разделения стока на жидкую и твердую фракции, аэробной очистки жидкой фракции, обработки ила, обеззараживания стока, стабилизации осадка при доведении степени очистки жидкой фракции до параметров, требуемых для сброса ее в водоемы (см. Книгу "Животноводческие комплексы и охрана окружающей среды", авторы: Ворошилов Ю. И. Дурыбаев С.Д. Ербанова Л.Н. И др. М. Агропромиздат, 1991 г. с. 46-48, рис.8).

Недостатками этой известной линии являются высокая энергоемкость, необходимость отведения больших площадей земельных угодий для систем естественной очистки жидкой фракции и загрязнение воздушного бассейна в зоне размещения животноводческих хозяйств.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является линия для переработки жидких органических отходов, в которой по ходу технологического процесса установлены последовательно связанные между собой средствами транспортирования жидкого обрабатываемого сырья накопитель навозного стока, измельчитель-гомогенизатор, отделитель грубых включений, выход для твердой фракции из которого сообщен с узлом компостирования, и устройства для анаэробного сбраживания, коагулирования и очистки жидкой фракции до получения оборотной воды (см. а. с. СССР N 1711701, М. кл. A 01 C 3/00, публ. 1992 г. ).

Недостатками это известной линии являются сложность ее конструкции и большие энергетические затраты на ее эксплуатацию.

Целью настоящего изобретения является упрощение конструкции линии для переработки жидких органических отходов и снижение энергетических затрат на ее эксплуатацию при обеспечении необходимого качества производимого удобрения.

Поставленная цель достигается тем, что линия для переработки жидких органических отходов, в которой по ходу технологического процесса установлены последовательно связанные между собой средствами транспортирования жидкого обрабатываемого сырья накопитель навозного стока, измельчитель-гомогенизатор, отделитель грубых включений, выход для твердой фракции из которого сообщен с узлом компостирования, и устройства для анаэробного сбраживания, коагулирования и очистки жидкой фракции до получения оборотной воды, включает электроакустический обеззараживатель и общий концентратопровод, при этом в качестве измельчителя-гомогенизатора использован насос-измельчитель, в качестве устройств для анаэробного сбраживания и коагулирования использованы анаэробный фильтр и двухступенчатый электрокоагулятор, а в качестве устройств для очистки жидкой фракции центробежный илоотделитель и ультрафильтрационная установка, причем электроакустический обеззараживатель установлен между центробежным илоотделителем и ультрафильтрационной установкой, а выходы для твердой фракции из отделителя грубых включений, анаэробного фильтра, двухступенчатого электрокоагулятора, центробежного илоотделителя и ультрафильтрационной установки соединены общим концентратопроводом с узлом компостирования.

При этом анаэробный фильтр выполнен в виде термостатированной бродильной емкости, имеющей внутреннюю центральную трубу, верхний выступающий над бродильной емкостью конец которой совмещен с газовым колпаком и сообщен посредством гидрозатвора с газовой полостью в верхней части бродильной емкости, а нижний конец которой установлен относительно днища бродильной емкости с зазором, обеспечивающим турбулизацию осадка, и кольцевой сетчатый контейнер, размещенный в средней части бродильной емкости вокруг внутренней центральной трубы и заполненный гранулированным носителем рабочей ассоциации микроорганизмов.

Кроме того, узел компостирования выполнен в виде комплекса, включающего ферментационные емкости и смеситель компонентов исходного органического материала, соединенные транспортной системой, содержащей последовательно размещенные за упомянутым смесителем продольный транспортер, распределитель компостной смеси, состоящий из поперечных ленточных транспортеров, последовательно собранных в блок в одной кассете, установленной с возможностью перемещения по направляющим как в продольном, так и в поперечном относительно ферментационных емкостей направлениях, и средство выгрузки и разравнивания выгружаемой массы, выполненное в виде ковшового элеватора с регулируемым наклоном, верхняя опора которого шарнирно соединена с концом последнего в упомянутой кассете поперечного ленточного транспортера, а нижняя опора - соединена тросовой связью с имеющей ручной или электрический реверсивный привод лебедкой, установленной на катках с возможностью перемещения по направляющим.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 показана схема линии для переработки жидких органических отходов; на фиг.2 конструкция анаэробного фильтра; на фиг.3 изображен узел компостирования.

Линия для переработки жидких органических отходов содержит последовательно установленные и связанные между собой средствами транспортирования жидкого обрабатываемого сырья накопитель 1 навозного стока, насос-измельчитель 2, пластинчатый отделитель 3 грубых включений, выход для твердой фракции из которого соединен трубопроводом с общим концентратопроводом 4, сообщенным с узлом 5 компостирования, а выход для жидкой фракции отделителя 3 соединен с анаэробным фильтром 6, предназначенным для газификации биологически разлагаемых органических веществ и состоящим из термостатированной бродильной емкости и системы перемешивания стока и его перемещения относительно объемно-распределенного носителя с закрепленной на нем метаногенной закваской (подробнее конструкция анаэробного фильтра описана ниже). В линии по ходу обработки жидкой фракции после анаэробного фильтра 6 последовательно размещены: двухступенчатый электрокоагулятор 7, обеспечивающий осаждение коллоидных частиц в электростатическом поле, центробежный илоотделитель 8, выполненный, например, в виде маятниковой центрифуги, электроакустический обеззараживатель 9, ультрафильтрационная установка 10, выполненная, например, на трубчатых мембранах и осуществляющая осветление поступающей жидкости до норм оборотной воды, которая трубопроводом 11 направляется на технологические цели: смыв навоза, гидротранспорт и др. Выходы для твердой фракции из отделителя 3 грубых включений, анаэробного фильтра 6, двухступенчатого электрокоагулятора 7, центробежного илоотделителя 8 ультрафильтрационной установки 10 соединены общим концентратопроводом 4 со смесительной частью узла 5 компостирования.

Анаэробный фильтр 6 выполнен в виде термостатированной бродильной емкости 12 (с водяной рубашкой и теплоизоляцией), имеющей патрубок для ввода сбраживаемой массы (на чертеже не показан) и патрубки 13 и 14 соответственно, для отвода биогаза и осадка. Внутри бродильной емкости 12 установлена центральная труба 15, верхний выступающий над бродильной емкостью 12 конец которой совмещен с газовым колпаком 16 и сообщен посредством гидрозатвора 17 с газовой полостью 18 в верхней части бродильной емкости 12. Нижний конец центральной трубы 15 расположен относительно днища бродильной емкости 12 с зазором, обеспечивающим турбулизацию осадка. В средней части бродильной емкости 12 вокруг центральной трубы 15 размещен кольцевой сетчатый контейнер 19, заполненный гранулированным носителем 20 рабочей ассоциации микроорганизмов, например, плавающими гранулами.

Узел 5 компостирования выполнен в виде комплекса, включающего ферментационные емкости 21 и смеситель 22 компонентов исходного органического материала, соединенные транспортной системой, содержащей последовательно размещенные за смесителем 22 продольный транспортер 23, распределитель компостной смеси и средство выгрузки и разравнивания выгружаемой массы. Распределитель компостной смеси состоит из поперечных ленточных транспортеров 24, последовательно собранных в блок в одной кассете 25, установленной с возможностью перемещения по направляющим 26 и 27, соответственно, в продольном и поперечном относительно ферментационных емкостей 21 направлениях. Средство выгрузки и разравнивания выгружаемой массы выполнено в виде ковшового элеватора 33 с регулируемым наклоном. Верхняя опора элеватора 28 шарнирно соединена с концом последнего в кассете 25 поперечного ленточного транспортера 24, а нижняя опора соединена тросовой связью 29 с имеющей ручной или электрический реверсивный привод лебедкой 30, установленной на катках с возможностью перемещения по направляющим 27.

Линия для переработки жидких органических отходов работает следующим образом.

Из системы навозоудаления фермы навозные стоки влажностью 93-98% поступают в накопитель 1, где при помощи насоса-измельчителя 2 гомогенизируются и подаются в пластинчатый отделитель 3 грубых включений, в котором подвергаются разделению на жидкую и твердую фракции. После этого твердая фракция через концентратопровод 4 подается в узел 5 компостирования, где подвергается биологической обработке и стабилизируется по основным удобрительным компонентам. При влажности основной компостируемой фракции, превышающей 65% в нее добавляется сорбент (торф или опилки), позволяющий снизить влажность до уровня, при котором обеспечивается воздухопроницаемость массы. Жидкая фракция стока влажностью 96-98% из отделителя 3 поступает в анаэробный фильтр 6, в котором подвергается анаэробному сбраживанию. Избыточная активная закваска, оседающая в нижней части анаэробного фильтра 6 отводится в концентратопровод 4. Жидкая фаза стока, очищенная за счет анаэробного распада органики до 90-95% после двухступенчатого электрокоагулятора 7 подается на центробежный илоотделитель 8, после чего поступает в электроакустический обеззараживатель 9, в котором микрофлора стока подвергается комплексному воздействию электроактивации и ультразвуковых колебаний, сопровождающемуся частичным разделением воды на каталиты и аналиты, что обеспечивает требуемый бактерицидный эффект и деминерализацию. Нежизнеспособные клетки бактерий отделяются от технологической части стока в ультрафильтрационной установке 10 и в виде суспензии поступают в концентратопровод 4. Твердая фракция навозного стока из отделителя 3 грубых включений, анаэробного фильтра 5, двухступенчатого электрокоагулятора 7, центробежного илоотделителя 8 и ультрафильтрационной установки 10 поступает в общий концентратопровод 4, по которому подается в смесительную часть узла 5 компостирования, в котором густая фракция из переработанных отходов трансформируется в экологически чистое органическое удобрение влажностью не более 65% Очищенная и обеззараженная вода после ультрафильтрационной установки 10 по трубопроводу 11 направляется на рецикл.

При работе анаэробного фильтра 6 протекает следующий процесс. Сбраживаемая масса подается через патрубок ввода в бродильную емкость 12. В процессе сбраживания выделяется биогаз, который из газового колпака 16 отводится через патрубок 13 на использование для тепловых нужд. В начале процесса нижний конец трубки гидрозатвора 17 погружен в сбраживаемую массу, находящуюся в емкости 12, т.е. гидрозатвор 17 закрыт и газовый колпак 16 разобщен от газовой полости 18 в верхней части емкости 12. Образующийся в результате сбраживания биогаз скапливается в газовой полости 18, а из газового колпака 16 постоянно отводится вакуумным насосом. В результате этого давление в газовой полости 18 превышает давление в газовом колпаке 16. Под действием возникающей разности давлений уровень сбраживаемой массы в бродильной емкости 12 понижается, а в центральной трубе повышается, за счет перетока сбраживаемой массы из емкости 12 в трубу 15 через зазор между ее нижним концом и днищем емкости 12 и через трубу гидрозатвора 17. При понижении уровня сбраживаемой массы в бродильной емкости 12 ниже нижнего конца трубки гидрозатвора 17 происходит резкое выравнивание давлений в газовой полости 18 и газовом колпаке 16 и сбраживаемая масса вытекает под напором из центральной трубы 15 в бродильную емкость 12 через зазор между нижним концом трубы 15 и днищем емкости 12, что приводит к турбулизации осадка. Перемешивание сбраживаемой мессы осуществляется в результате обмена ею бродильной емкости 12 и центральной трубы 15 через упомянутый зазор и трубку гидрозатвора 17. В бродильной емкости 12 происходит циклически повторяющиеся опускания и подъем уровня сбраживаемой массы, которая при этом постоянно фильтруется сквозь гранулированный носитель 20 рабочей ассоциации микроорганизмов, заполняющий кольцевой сетчатый контейнер 19, в результате чего возрастает производительность и эффективность процесса сбраживания. Осадок выводится из бродильной емкости 12 через патрубок 14 и поступает в концентратопровод 4.

Узел 5 компостирования работает следующим образом.

Исходные компоненты компостируемой массы поступают в смеситель 22, обеспечивающий равномерное перемешивание и подачу готовой компостной массы по продольному транспортеру 23 и поперечным транспортером 24 в ферментационные емкости 21. После загрузки, каждая из ферментационных емкостей 21 продувается воздухом через воздухораспределительную систему (на чертеже не показана) по заданной программе. За счет деятельности термофильных микроорганизмов развивается биотермический процесс, приводящий к гибели патогенной микрофлоры, гельминтов, семян сорных растений и гумификации органики. По истечении 5-3 суток процесс заканчивается и ковшовым элеватором осуществляется выгрузка готового компоста в тракторную тележку или при помощи поперечных ленточных транспортеров 24 и продольного транспортера 23 готовая масса подается к месту фасовки. Ковшовый элеватор 28 перемещается вдоль ферментера по направляющим и регулируется по высоте при помощи лебедки 30, соединенной с тросовой связью 29.

Использование: в сельском хозяйстве, а именно, для переработки жидких органических отходов животноводства и получения органических удобрений и оборотной воды. Сущность изобретения: линия для переработки жидких органических отходов содержит последовательно установленные и связанные между собой средствами транспортирования жидкого обрабатываемого сырья накопитель навозного стока, насос-измельчитель, отделитель грубых включений, анаэробный фильтр, двухступенчатый электрокоагулятор, центробежный илоотделитель, электроакустический обеззараживатель и ультрафильтрационную установку, причем выходы для твердой фракции из отделителя грубых включений, анаэробного фильтра, двухступенчатого электрокоагулятора, центробежного илоотделителя и ультрафильтрационной установки соединены общим концентратопроводом с узлом компостирования. Анаэробный фильтр выполнен в виде термостат тированной бродильной емкости, имеющей внутреннюю центральную трубу, верхний выступающий над бродильной емкостью конец которой совмещен с газовым колпаком и сообщен посредством гидрозатвора с газовой полостью в верхней части бродильной емкости, а нижний конец которой расположен относительно днища бродильной емкости с зазором, обеспечивающим турбулизацию осадка. В средней части бродильной емкости вокруг внутренней центральной трубы размещен кольцевой сетчатый контейнер, заполненный гранулированным носителем рабочей ассоциации микроорганизмов. Узел компостирования включает ферментационные емкости, сообщенные со смесителем компонентов исходного органического материала транспортной системой, содержащей последовательно размещенные за смесителем продольный транспортер, распределитель компостной смеси, состоящий из поперечных ленточных транспортеров, последовательно собранных в блок в одной кассете, установленной с возможностью перемещения по направляющим как в продольном, так и в поперечном относительно ферментационных емкостей направлениях, и средство выгрузки и разравнивания выгружаемой массы, выполненное в виде ковшового элеватора с регулируемым наклоном, верхняя опора которого шарнирно соединена с концом последнего в кассете поперечного ленточного транспортера, а нижняя опора соединена тросовой связью с имеющей ручной или электрический реверсивный привод лебедкой, установленной на катках с возможностью перемещения по направляющим кассеты. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Линия для переработки жидких органических отходов, в которой по ходу технологического процесса установлены последовательно связанные между собой средствами транспортирования жидкого обрабатываемого сырья накопитель навозного стока, измельчитель-гомогенизатор, отделитель грубых включений, выход для твердой фракции из которого сообщен с узлом компостирования, и устройства для анаэробного сбраживания, коагулирования и очистки жидкой фракции до получения оборотной воды, отличающаяся тем, что она включает электроакустический обеззараживатель и общий концентратопровод, при этом в качестве измельчителя-гомогенизатора использован насос-измельчитель, в качестве устройств для анаэробного сбраживания и коагулирования анаэробный фильтр и двухступенчатый электрокоагулятор, а в качестве устройств для очистки жидкой фракции центробежный илоотделитель и ультрафильтрационная установка, причем электроакустический обеззараживатель установлен между центробежным илоотделителем и ультрафильтрационной установкой, а выходы для твердой фракции из отделителя грубых включений, анаэробного фильтра, двухступенчатого электрокоагулятора, центробежного илоотделителя и ультрафильтрационной установки соединены общим концентратопроводом с узлом компостирования. 2. Линия по п.1, отличающаяся тем, что анаэробный фильтр выполнен в виде термостатированной бродильной емкости, имеющей внутреннюю центральную трубу, верхний выступающий над бродильной емкостью конец которой совмещен с газовым колпаком и сообщен посредством гидрозатвора с газовой полостью в верхней части бродильной емкости, а нижний конец которой расположен относительно днища бродильной емкости с зазором, обеспечивающим турбулизацию осадка, и кольцевой сетчатый контейнер, размещенный в средней части бродильной емкости вокруг внутренней центральной трубы и заполненный гранулированным носителем рабочей ассоциации микроорганизмов. 3. Линия по п.1, отличающаяся тем, что узел компостирования выполнен в виде комплекса, включающего ферментационные емкости и смеситель компонентов исходного органического материала, соединенные транспортной системой, содержащей последовательно размещенные за упомянутым смесителем продольный транспортер, распределитель компостной смеси, состоящий из поперечных ленточных транспортеров, последовательно собранных в блок в одной кассете, установленной с возможностью перемещения по направляющим как в продольном, так и в поперечном относительно ферментационных емкостей направлениях, и средство выгрузки и разравнивания выгружаемой массы, выполненное в виде ковшового элеватора с регулируемым наклоном, верхняя опора которого шарнирно соединена с концом последнего в упомянутой кассете поперечного ленточного транспортера, а нижняя опора соединена тросовой связью с имеющей ручной или электрический реверсивный привод лебедкой, установленной на катках с возможностью перемещения по направляющим.