БЫТОВОЙ МЕТАНТЕНК Российский патент 1997 года по МПК C12M1/107 

Изобретение относится к анаэробному сбраживанию углеродсодержащих твердых бытовых отходов, фекалий, навоза и помета домашних животных и птицы, бытовых стоков с выработкой биогаза для нужд отопления, приготовления пищи, нагрева горячей воды и может быть использовано в индивидуальных домах фермеров, крестьян, дачников.

Известен метантенк, в котором камеры кислого, щелочного и метанового брожения по жидкой составляющей послеброжевого остатка сообщены с колонной обогащения. Газ отводится из камер кислого щелочного брожения в камеру метанового брожения (RU, патент 2017614, кл. C 12 H 1/107, 1991). В этом метантенке невысокая степень исчерпывания питательных компонентов жидкой составляющей после брожевого остатка, что снижает эффективность его работы.

Известен бытовой метантенк, содержащий корпус с перегородками, установленными с образованием камер для кислого, нейтрального, щелочного и метанового брожения, сообщенных одна с другой по прямотоку субстрата и биогаза от загрузочного устройства к разгрузочному, расположенные в камерах перемешивающие устройства (У.Э.Виестур, А.И.Кузнецов, В.В.Савенков. Системы ферментации, Рига, 1986, с. 18, рис. 22). Этот метантенк является наиболее близким к данному изобретению по технической сущности и достигаемому результату. Однако в известном метантенке нет обогащения биогаза, что снижает эффективность работы устройства.

Технический результат, достигаемый при использовании данного изобретения, заключается в повышении эффективности работы бытового метантенка. Для его достижения бытовой метантенк, содержащий корпус с перегородками, установленными с образованием камер для кислого, нейтрального, щелочного и метанового брожения, сообщенных одна с другой по прямотоку субстрата и биогаза от загрузочного устройства к разгрузочному, расположенные в камерах перемешивающие устройства, отличается тем, что он снабжен колонной обогащения, выполненной в виде вертикального корпуса с перфорированными перегородками, образующими секции, причем камера для метанового брожения по жидкостной составляющей послеброжевого остатка сообщена с верхней секцией колонны обогащения, а по биогазу с нижней секцией для обеспечения перемещения их в секциях навстречу друг другу за счет избыточного давления биогаза в камере метанового брожения, причем секции снабжены зернистой иммобилизованной засыпкой, размещенной на перфорированных перегородках, а сверху колонны сборник биогаза, сообщенный через гидравлический затвор с потребителем.

На чертеже схематично изображен бытовой метантенк, продольный разрез.

Бытовой метантенк содержит корпус 1 с перегородками 2, установленными с образованием камер 3, 4, 5, 6 соответственно для кислого, нейтрального, щелочного и метанового брожения, сообщенных одна с другой по прямотоку субстрата и биогаза от загрузочного устройства 7 к разгрузочному устройству 8. В камерах 3, 4, 5 и 6 расположены перемешивающие устройства 9. Метантенк снабжен колонной обогащения, выполненной в виде вертикального корпуса 10 с перфорированными перегородками 11, образующими секции 12. Камера 6 метанового брожения по жидкой составляющей послеброжевого остатка сообщена с верхней секцией 12 корпуса 10 колонны обогащения, а по биогазу с нижней секцией 12 для обеспечения перемещения в секциях 12 навстречу друг другу за счет избыточного давления биогаза в камере 6 метанового брожения. Секции 12 снабжены зернистой иммобилизационной засыпкой 13, размещенной на перфорированных перегородках 11, а сверху колонны обогащения размещен сборник 14 биогаза, сообщенный через гидравлический затвор 15 патрубком 16 с потребителем. Загрузочное устройство 7 выполнено с крышкой 17, гидравлическим затвором 18, размещенным в измельчителе 19 с перфорированным днищем 20. Перегородки 2 выполнены с окнами 21, а секции 12 корпуса 10 колонны обогащения снабжены патрубками 22 регулирования высоты засыпки 13.

Бытовой метантенк работает следующим образом.

Через загрузочное устройство 7 при открытой крышке 17 осуществляют подачу в измельчитель 19 отходов и стоков, причем концентрацию взвесей принимают в пределах 4-5% а соотношение между углеродом и азотом порядка 20:1. Взвеси измельчают вращением перемешивающего устройства 9 в измельчителе 19. Субстрат со взвешенными частицами твердых составляющих переходит через перфорированное днище 20 в камеру 3 кислого брожения и подвергается воздействию кислотогенов. Через окна 21 между корпусом 1 и перегородками 2 субстрат последовательно переходит по камерам 4, 5, 6 соответственно нейтрального, щелочного и метанового брожения и обрабатывается ацетогенами и метаногенами при периодическом перемешивании устройствами 9, которые обеспечивает смену микрофлоры на поверхностях прилипания с одновременным обновлением поверхности взвесей за счет измельчения при перемешивании устройствами 9. Камеры 3, 4, 5 и 6 являются сообщающимися сосудами, заполненными субстратом, плотность которого понижается за счет увеличения газовых пузырьков вокруг взвесей. Из камеры 6 метанового брожения субстрат поступает на перфорированную перегородку 11 корпуса 10 колонны обогащения и перемещается сверху вниз по секциям 12 и после исчерпывания биогенных элементов питания отводится из корпуса 10 из нижней секции 12. Биогаз из газовой полости камеры 6 метанового брожения поступает в нижнюю секцию 12 корпуса 10 колонны обогащения и перемещается снизу вверх через перфорированные перегородки 11 в сборник 14 биогаза, откуда через гидравлический затвор 15 по патрубку 16 отводится потребителю. Избыточное давление в газовой полости камеры 6 метанового брожения и разрежение в сборнике 14 являются движущей силой преодоления биогазом гидравлических сопротивлений перфорированных перегородок 11 и размещенной на них зернистой иммобилизационной засыпки 13 (вспученный перлит, керамзит, модифицированный неолит и так далее). Загрузку метантенка через устройство 7 и отвод твердой составляющей послеброжевого остатка через устройство 8 осуществляется периодически при непрерывном процессе брожения в метантенке при температуре 18 24^oC при термостатировании воздухом помещения, в котором установлен метантенк. Для повышения концентрации твердой составляющей в послеброжевом остатке за 1 3 ч перед разгрузкой в камере 6 метанового брожения перемешивания устройством 9 не выполняют. Гидравлический затвор 18 снижает до минимума проникновение запахов в помещение при открытой крышке 17 во время загрузки метантенка. Место контакта подвижного устройства 9 с корпусом 1 выполнено с уплотнением, исключающим выход биогаза в помещение. Обогащение в корпусе 10 колонны обогащения происходит за счет разложения воды ферментами метаногенов на водород и кислород. Водород восстанавливает диоксид углерода до метана, а кислород окисляет примеси, в том числе сероводород, что устраняет запахи в помещении при сжигании биогаза.

При эксплуатации данного метантенка возможно обеспечить оздоровление экологической обстановки вокруг объекта, в котором установлен метантенк. Использование его рентабельно.

Использование: при анаэробном сбраживании углеродсодержащих твердых бытовых отходов, фекалий, навоза и помета домашних животных и птицы, бытовых стоков с выработкой биогаза для нужд отопления, приготовления пищи, нагрева воды в индивидуальных домах. Сущность: бытовой метантенк содержит корпус, разделенный перегородками с окнами на камеры для кислого, нейтрального, щелочного и метанового брожения. Камеры сообщены друг с другом по прямотоку субстрата и биогаза от загрузочного устройства к разгрузочному. Метантенк имеет колонну обогащения, выполненную в виде вертикального корпуса, разделенного перфорированными перегородками на секции обогащения. Камера метанового брожения по жидкой составляющей послеброжевого остатка сообщена с верхней секцией колонны обогащения, а по биогазу - с нижней секцией. В секциях на перегородках размещена зернистая иммобилизационная засыпка. В колонне обеспечивается поток газа и жидкой составляющей навстречу друг другу, сбор газа в расположенном сверху колонны сборнике и отвод его через гидравлический зазор потребителю. 1 ил.

Бытовой метантенк, содержащий корпус с перегородками, установленными с образованием камер для кислого, нейтрального, щелочного и метанового брожений, сообщенных одна с другой по прямотоку субстрата и биогаза от загрузочного устройства к разгрузочному, расположенные в камерах перемешивающие устройства, отличающийся тем, что метантенк снабжен колонной обогащения, выполненной в виде вертикального корпуса с перфорированными перегородками, образующими секции, причем камера для метанового брожения по жидкостной составляющей послеброжевого остатка сообщена с верхней секцией колонны обогащения, а по биогазу с нижней секцией для обеспечения перемещения их в секциях навстречу друг другу за счет избыточного давления биогаза в камере метанового брожения, причем секции снабжены зернистой иммобилизованной засыпкой, размещенной на перфорированных перегородках, а сверху колонны размещен сборник биогаза, сообщенный через гидравлический затвор с потребителем.