МЕТАНТЕНК Российский патент 1998 года по МПК A01C3/00 C02F11/04 

Изобретение касается канализации и преимущественно предназначается к использованию в сельском хозяйстве на животноводческих и птицеводческих фермах, усадьбах сельских жителей и на индивидуальных садово-огородных и дачных участках для анаэробного сбраживания навоза, помета, фекалий и различных растительных отходов с выработкой из них высококачественных обеззараженных от патогенной микрофлоры, гельминтов, их яиц и семян сорняков органических удобрений и горючего биогаза.

Известен метантенк для анаэробного сбраживания осадка сточных вод [1], содержащий резервуар с наклонным днищем и куполом, к которому прикреплена камера отделения иловой воды из сброженной массы с патрубками отвода жидкости и биогаза, тогда как на куполе выполнен газосборник с отводным патрубком биогаза, а резервуар снабжен патрубками ввода сырого осадка и выгрузки сброженного.

Недостатком известного метантенка является то, что он не позволяет выполнить последовательное пофазное сбраживание разжиженных органических отходов, которые в этом метантенке без какой-либо предварительной подготовки сразу при их вводе в резервуар метантенка смешиваются с находящейся в резервуаре сбраживаемой массой. Это существенно снижает производительность метантенка, а поступающие в составе вводимых в резервуар метантенка свежих органических отходов различные легкие органические включения (солома, стружка, опилки, перо птицы, торф и др.), всплывая внутри резервуара, образуют под его куполом у газосборочной горловины плотную корку, препятствующую выходу биогаза из резервуара.

Известен также метантенк для сбраживания осадка сточных вод [2], содержащий резервуар с наклонным днищем и куполом с закрепленной на куполе и не доходящей до днища резервуара кольцевой перегородкой, имеющей снизу обращенный к стенке резервуара раструб и разделяющей резервуар на внешнюю и внутреннюю камеры сбраживания, патрубки подвода сырого осадка во внутреннюю камеру и выгрузки из нее сброженного, отвода биогаза и иловой воды из внешней камеры, отвода биогаза из зоны сбраживания внутренней камеры.

Недостатком этого известного метантенка является то, что он не может быть использован для осуществления последовательного пофазного анаэробного сбраживания органических отходов во внешней, а затем во внутренней камерах, так как сырой осадок поступает во внутреннюю камеру, где сразу, без какой-либо предварительной подготовки, смешивается с находящейся в нижней части резервуара сбраживаемой массой, а значительная часть образуемого во внутренней камере биогаза с увлекаемым им осадком поступает во внешнюю камеру, нарушая режим последовательного пофазного сбраживания разжиженных органических отходов.

По технической сущности своего конструктивного выполнения и достигаемому результату известный метантенк [2] является наиболее близким к изобретению.

Задачей настоящего изобретения является создание такого метантенка для последовательного пофазного анаэробного сбраживания различных разжиженных органических отходов, который обладал бы высокой степенью надежной и стабильной работоспособности, не требуя длительное время каких-либо эксплуатационно-регулировочных мероприятий, прочисток и приостановок процесса сбраживания.

Согласно изобретению поставленная задача достигается тем, что в боковой стенке по периметру резервуара, изготавливаемого из различных материалов круглой, овальной, квадратной, прямоугольной или многоугольной формы в плане, ниже раструба перегородки имеется выпуклый к центру резервуара отражатель в виде внутренней части полого или сплошного кольца, имеющего в поперечном сечении круглую, овальную или ромбовидную форму, причем внутренний размер отражателя меньше размера нижней части раструба перегородки, а патрубок подвода органических отходов расположен во внешней камере резервуара.

Достижение поставленной задачи обеспечивается изобретением при любой из указанных форм его выполнения в плане, его перегородки с раструбом и отражателя с любым из приведенных сечений, тогда как резервуар метантенка и перегородка с раструбом и отражатель могут быть выполнены из различных материалов, включая листовой металл, различные полимеры, пластмассы, стеклоткань, бутовый камень, кирпич, бетон, железобетон и др.

На фиг. 1 изображен метантенк в разрезе при его выполнении из различных листовых и рулонных материалов с выпуклым во внутрь резервуара отражателем в виде внутренней части полого кольца; общий вид; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - метантенк в разрезе из листового материала с встроенным в резервуар отражателем в виде внутренней части полого кольца ромбовидной формы в сечении, общий вид; на фиг. 4 - метантенк в разрезе, выполненный из бетона, кирпича, бутового камня, железобетона (монолитного или сборного) с отражателем в виде внутренней части сплошного кольца в теле стенки резервуара, общий вид; на фиг. 5 - разрез по А-А на фиг. 4 при выполнении метантенка в форме прямоугольника в плане; на фиг. 6 - то же при выполнении метантенка в форме многоугольника в плане; на фиг. 7 - разрез по А-А на фиг. 1 при выполнении метантенка в форме овала в плане.

Вид по Г-Г на фиг. 5 и фиг. 6 соответствует фиг. 4, на которой показан общий вид метантенка в разрезе с массивными стенками резервуара и тонкостенными перегородкой и раструбом, а вид по Г-Г на фиг. 7 соответствует фиг. 3, на которой показан общий вид метантенка в разрезе с его выполнением из листовых материалов незначительной толщины.

На фиг. 1, 3, 4, 5 и 6 стрелками Б, Б', В и В' показаны размеры нижней части раструба 7 и внутренней части отражателя 8. При этом показано, что размеры Б и Б' больше размеров В и В' соответственно.

Метантенк представляет собой герметичный резервуар 1 цилиндрической, овальной, прямоугольной или многоугольной формы в плане с наклонными днищем и куполом 2 и 3, к последнему из которых прикреплена образующая внешнюю 4 и внутреннюю 5 камеры сбраживания не доходящая до днища 2 перегородка 6, имеющая снизу обращенный к днищу 2 раструб 7. Под раструбом 7 перегородки 6 выполнен выпуклый к центру резервуара 1 отражатель 8 в виде внутренней части полого или сплошного кольца, имеющего в поперечном сечении круглую, овальную (фиг. 1), ромбовидную или им подобную форму (фиг. 3 и 4). Размер В и В' выпуклого во внутрь резервуара 1 отражателя 8 выполнен меньше размеров нижней части раструба 7 перегородки 6 Б и Б' соответственно, что исключает возможность поступления биогаза из внутренней камеры 5 во внешнюю камеру 4, тогда как образуемые при пофазном предварительном сбраживании во внешней камере 4 жирные кислоты свободно поступают во внутреннюю камеру 5. Во внешней камере 4 расположен патрубок подвода разжиженных органических отходов 9, выходная часть которого имеет на конце тройник 10, что обеспечивает эффективное перемешивание сбраживаемой массы во внешней камере 4 с вводимыми в нее под давлением свежими разжиженными органическими отходами. Для опорожнения метантенка и для отвода сброженного осадка из внутренней камеры 5 в ней установлен патрубок 11. Над внешней 4 и внутренней 5 камерами расположены патрубки отвода биогаза 12 и 13. Другие трубопроводы (для подогрева сбраживаемой массы, контроля уровня и перелива и др.) на чертежах не показаны и их выполнение и размещение в метантенке возможно в разных приемах.

Работа метантенка, в зависимости от вида, качества и влажности сырья, необходимости обеспечения эффективного обеззараживания сбраживаемых органических отходов от патогенной микрофлоры, гельминтов, их яиц и семян сорняков, может осуществляться в широком диапазоне разных доз цикличной или непрерывной загрузки при различных температурах сбраживания, что назначается технологическим регламентом его конкретного использования.

Анаэробное сбраживание разжиженных органических отходов сельского или коммунального хозяйства в предложенном метантенке выполняют следующим образом.

Свежие разжиженные и измельченные органические отходы влажностью 93 ± 4% по патрубку 9 под напором вводят во внешнюю камеру 4, где разнонаправленными из тройника 10 струями перемешивают с содержимым камеры 4. Всплываемые при этом трудносбраживаемые легкие включения, содержащие целлюлозу, лигнин, жиры, белки и другие вещества, перемешиваются со сбраживаемой в камере 4 массой и обсеменяются содержащимся в ней симбиозом расщепляющих (гидролизующих) микроорганизмов, обеспечивающих в первой фазе анаэробного сбраживания разрушение сложных соединений на более простые с образованием из них во второй фазе сбраживания при pH менее 7,2 более плотных жирных кислот и аминокислот, которые стекают из камеры 4 вниз в камеру 5, где при более высоком значении pH осуществляется завершающая фаза последующего анаэробного сбраживания с образованием биогаза с большим содержанием метана. Отвод менее калорийного биогаза из внешней камеры 4 и более богатого метаном биогаза из внутренней камеры 5 производится через патрубки 12 и 13. Поступление биогаза снизу вверх от днища 2 к куполу 3 обеспечивает эффективное перемешивание сбраживаемой массы в камере 5, создает в верхней части купола 3 постоянно "кипящую" поверхность жидкости, препятствуя тем самым образованию "корки", способствуя при этом досбраживанию легких частиц массы и поглощению из биогаза сероводорода, используемого в сбраживаемой массе на формирование симбиоза микроорганизмов, осуществляющих в метантенке анаэробное сбраживание органики.

Изобретение предназначено к использованию на животноводческих фермах, сельских усадьбах и дачных участках для анаэробного сбраживания навоза, фекалий и различных растительных отходов с выработкой из них органических удобрений и биогаза. Метантенк представляет собой резервуар 1 с наклонным днищем 2 и куполом 3, к которому прикреплена перегородка 6, имеющая расширяющийся к днищу 2 резервуара 1 раструб 7. Под раструбом 7 выполнен выпуклый к центру резервуара 1 отражатель 8 в виде кольца. Внутренний диаметр отражателя 8 меньше диаметра низа раструба 7, что исключает поступление биогаза из внутренней камеры 5 сбраживания во внешнюю камеру 4. 7 ил.

Метантенк, содержащий резервуар с боковой стенкой и коническими днищем и куполом, концентрическую перегородку, размещенную внутри резервуара, закрепленную на его куполе и делящую резервуар на внешнюю и внутреннюю камеры, патрубки подвода органических отходов и отвода сброженного осадка, а также патрубки отвода биогаза из внешней и внутренней камер, при этом перегородка не доходит до днища резервуараи имеет в нижней части расширяющийся к днищу резервуара раструб, отличающийся тем, что в боковой стенке по периметру резервуара, изготавливаемого круглой, овальной, квадратной, прямоугольной или многоугольной формы в плане, ниже раструба перегородки имеется выпуклый к центру резервуара отражатель в виде внутренней части полого или сплошного кольца, имеющего в поперечном сечении круглую, овальную или ромбовидную форму, причем внутренний размер отражателя меньше размера нижней части раструба перегородки, а патрубок подвода органических отходов расположен во внешней камере резервуара.