БИОМЕТАНОВАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1998 года по МПК C12M1/107 C02F1/00 

Изобретение относится к анаэробной очистке стоков и переработке углерод-азотсодержащих твердых бытовых отходов с выработкой биометана в индивидуальных домах, удаленных от централизованных сетей тепло- и электроснабжения.

Известна биометановая установка, содержащая корпус с перегородками отсеков кислого, нейтрального, щелочного и метанового брожения, с валом перемешивающего устройства, снабженного приводом и лопастями, причем отсеки сообщены друг с другом от загрузочного устройства к разгрузочному, при этом установка снабжена гидравлическим затвором и патрубком отвода биометана потребителю и секцией осаждения твердой составляющей послеброжевого остатка и патрубком его отвода [1] Эта биометановая установка обеспечивает при эксплуатации невысокую степень утилизации твердой составляющей послеброжевого остатка, что снижает эффективность работы установки.

Известна биометановая установка, содержащая корпус с перегородками, установленными с образованием отсеков кислого, нейтрального, щелочного, метанового брожения, сообщенных друг с другом от загрузочного устройства к разгрузочному, патрубок отвода биометана потребителю, перемешивающее устройство, снабженное приводным валом с лопастями [2]
При работе этой биометановой установки наблюдается невысокая степень измельчения взвесей и недоброд твердой составляющей послеброжевого остатка, что снижает эффективность ее работы.

Изобретение обеспечивает при его реализации технический результат, заключающийся в повышении эффективности работы установки.

Для достижения этого технического результата биометановая установка, содержащая корпус с перегородками, установленными с образованием отсеков кислого, нейтрального, щелочного, метанового брожения, сообщенных друг с другом от загрузочного устройства к разгрузочному, патрубок отвода биометана потребителю, перемешивающее устройство, снабженное приводным валом с лопастями, снабжена гидравлическим затвором и секцией осаждения твердой составляющей послеброжевого осадка с патрубком отвода последнего, при этом отсеки выполнены с перфорированными днищами, размер отверстий перфорации которых убывает по ходу перемещения субстрата от отсека кислого к отсеку метанового брожения, а лопасти перемешивающего устройства размещены под днищами и выполнены винтовыми, ометающими днища при перемешивании и отклоняющиеся в вертикальное положение при прекращении.

На фиг.1 схематически изображен продольный разрез установки; на фиг.2 - узел 1 на фиг.1.

Биометановая установка содержит корпус 1 с перегородками 2, установленными с образованием отсеков 3,4,5,6 соответственно кислого, нейтрального, щелочного, метанового брожения, перемешивающее устройство, снабженное валом 7, приводом 8 и лопастями 9. Отсеки 3,4,5,6 сообщены друг с другом от загрузочного устройства 10 к разгрузочному устройству 11. Установка снабжена гидравлическим затвором 12, патрубком 13 отвода биометана потребителю и секцией 14 осаждения твердой составляющей послеброжевого осадка с патрубком 15 отвода последнего.

Корпус 1 выполнен вертикальным, а окна, сообщающие отсеки, в виде перфорированных днищ 16, размер отверстий перфорации которых убывает по ходу перемещения субстрата от отсека 3 кислого к отсеку 6 метанового брожения, а размещенные под днищами 16 лопасти 17 выполнены винтовыми, ометающими днища 16 при перемешивании и отклоняющимися в вертикальное положение при прекращении. Лопасти 9 и 17 установлены во впадинах 18 валов 7 на оси 19. Отсек 4 нейтрального брожения выполнен с патрубком 20 опорожнения установки при прекращении эксплуатации, а загрузочное устройство 10 с герметичной крышкой 21.

Биометановая установка работает следующим образом.

Установка относится к аппаратам наружного термостатирования за счет тепла помещения, в котором она установлена, предпочтительно при температурах 18-24^oC, с непрерывным циклом брожения при периодической загрузке стоков и отходов через загрузочное устройство 10 при открытой крышке 21. Концентрацию твердой составляющей устанавливают в пределах 4-6% а соотношение между углеродом и азотом в пределах 20:1. Взвеси отходов измельчают при вращении от привода 8 вала 7 с лопастями 9 и 17. Причем лопасти 9 и 17 выполнены с возможностью перехода из вертикального положения относительно оси 19 в горизонтальное с увеличением области обработки субстрата. Переход взвесей из предыдущего отсека в последующий через днища 16 возможен при достижении ими размеров меньше размеров отверстий днищ 16, при этом отсеки 3,4,5 и 6 работают на принципе сообщающихся сосудов, заполненных субстратом, плотность которого уменьшается за счет газообразования при брожении. В секции 14 осуществляется гравитационное разделение на жидкую составляющую послеброжевого остатка, которую отводят через разгрузочное устройство 11, и твердую составляющую, отводимую через патрубок 15. Лопасти 9 и 17 установлены во впадинах 18, что необходимо из условий монтажа, и по направлению совпадают с осью вала 7, а при работе отходят от оси вала 7 под воздействием подъемной силы винтового профиля лопастей 9 и 17. Анаэробные условия обработки субстрата исключают коррозию внутренних поверхностей и позволяют изготавливать все детали и узлы из углеродистой стали, что снижает стоимость аппарата. Периодически через патрубок 13 осуществляют контроль заполнения водой гидравлического затвора 12. При необходимости опорожнения установки его выполняют при открытых патрубках 15 и 20, перекрытом патрубке 13 и открытых загрузочном устройстве 10 и разгрузочном устройстве 11.

Перфорированные днища обеспечивают измельчение твердой составляющей субстрата последовательно от отсека кислого до метанового брожения, что увеличивает поверхность и обновление контакта для кислотогенов, ацетогенов, ацетогидрогенов и метаногенов, при этом винтовые лопасти предупреждают закупорку отверстий перфорации, а переход лопастей из условий ометания в вертикальное положение обеспечивает проход субстрата при прекращениях перемешивания, так как перемешивание осуществляют периодически, причем выполнение лопасти винтовой создает условия ее подъема при начале перемешивания.

Получаемый при сбраживании твердый послеброжевой остаток является биологическим удобрением, лишенным запаха, и может быть использован на приусадебном участке. В летнее время при сокращении расхода биометана на нужды отопления возможно заполнение биометаном через патрубок 13 пластиковых емкостей и использование в качестве товарного продукта. Установка герметична, и опасность возникновения взрывоопасных ситуаций исключается.

Возросшие цены на ископаемые невозобновляемые энергоносители (уголь, природный газ, мазут и т.д.) делают эксплуатацию биометановой установки рентабельной с одновременным оздоровлением экологической обстановки вокруг объекта использования.

Использование: анаэробная очистка стоков и переработка углерод-азотсодержащих твердых бытовых отходов с выработкой биометана в индивидуальных домах. Сущность: биометановая установка содержит вертикальный корпус, разделенный перегородками на последовательно соединенные от загрузочного устройства к разгрузочному отсеки кислого, нейтрального, щелочного и метанового брожения. Установка снабжена перемешивающим устройством, содержащим размещенный в корпусе приводной вал с лопастями, размещенными под перфорированными днищами отсеков. Лопасти выполнены винтовыми, ометающими днища при перемешивании и отклоняющимися в вертикальное положение при прекращении. Установка имеет гидравлический затвор и секцию осаждения твердой составляющей послеброжевого осадка с патрубком отвода последнего. 2 ил.

Биометановая установка, содержащая корпус с перегородками, установленными с образованием отсеков кислого, нейтрального, щелочного, метанового брожения, сообщенных друг с другом от загрузочного устройства к разгрузочному, патрубок отвода биометана потребителю, перемешивающее устройство, снабженное приводным валом с лопастями, отличающаяся тем, что установка снабжена гидравлическим затвором и секцией осаждения твердой составляющей послеброжевого остатка с патрубком отвода последнего, при этом отсеки выполнены с перфорированными днищами, размер отверстий перфорации которых убывает по ходу перемещения субстрата от отсека кислого к отсеку метанового брожения, а лопасти перемешивающего устройства размещены над днищами и выполнены винтовыми, ометающими днища при перемешивании и отклоняющиеся в вертикальное положение при прекращении.