МЕТАНТЕНК Российский патент 2000 года по МПК A01C3/00 C02F11/04 

Изобретение предназначается к использованию в коммунальном и сельском хозяйстве для последовательного пофазного анаэробного сбраживания разжиженных органических осадков бытовых и промышленных стоков городов и поселков, навоза и помета животноводческих и птицеводческих ферм, растительных отходов сельхозпроизводства, различных органических отходов сельских усадьб и дачных участков с выработкой из них высококачественных обеззараженых от патогенной микрофлоры, гельминтов, их яиц и семян сорняков органических удобрений и горючего биогаза.

Известен метантенк для последовательного пофазного анаэробного сбраживания разжиженных органических отходов /патент РФ 2073401/, содержащий резервуар, изготавливаемый из различных материалов цилиндрической, овальной и многоугольной формы в плане, коническими днищем и куполом с закрепленной на нем и не доходящую до дна резервуара концентрической перегородкой по форме резервуара в плане и образующей внутреннюю и внешнюю камеры сбраживания, в нижней части которой в виде усеченного конуса выполнен разделительный элемент, присоединенный большим своим основанием к стенке корпуса резервуара, а меньшим размером, который меньше размера сечения концентрической перегородки, обращен к днищу резервуара. Разделительный элемент снабжен набором патрубков отвода из-под него биогаза во внутреннюю камеру, а средство перемешивания сбраживаемых отходов выполнено в виде разнонаправленных отводов патрубка, введенного во внешнюю камеру. Метантенк имеет патрубки отвода биогаза из внешней и внутренней камер, отвода сброженного осадка и другие трубопроводы.

Недостатком известного метантенка являются значительная трудоемкость и сложность его изготовления и зарастание при его использовании газоотводных патрубков разделительного элемента осадком, что усложняет эксплуатацию и снижает работоспособную надежность метантенка.

Известен также метантенк для последовательного пофазного анаэробного сбраживания разжиженных органических отходов /пат. РФ 2108702/, содержащий резервуар, изготавливаемый из различных материалов круглой, овальной, квадратной, прямоугольной или многоугольной формы в плане, с боковой стенкой и коническими или пирамидальными днищем и куполом с закрепленной на нем не доходящей до днища разделительной концентрической перегородкой с раструбом в нижней части, разделяющей резервуар на внешнюю и внутреннюю камеры, патрубки подвода разжиженных органических отходов во внешнюю камеру и отвода из внутренней камеры сброженного осадка, а также патрубки отвода биогаза из внешней и внутренней камер, тогда как в боковой стенке по периметру резервуара 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 с внутренним размером отражателя меньше размера нижней части раструба разделительной концентрической перегородки.

Недостатками этого известного метантенка являются существенная сложность и трудоемкость в его изготовлении, тогда как по сущности и конструктивному своему выполнению и достигаемому результату этот метантенк является наиболее близким к изобретению.

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

Согласно изобретению поставленная задача достигается тем, что разделительная концентрическая перегородка в зависимости от формы резервуара в плане выполнена в виде усеченных конуса или пирамиды с направленным к днищу резервуара основанием, а внутренняя стенка резервуара, ниже разделительной концентрической перегородки, также выполнена в виде усеченных конуса или пирамиды, но с вверх направленным основанием и вершиной к днищу, размер которого меньше размера основания разделительной концентрической перегородки. Достигается поставленная задача и тем, что изготавливаемый различных объемов и разной формы в плане резервуар выполняют из различных материалов, включая листовой металл, полимеры, пластмассы, стеклоткань, бутовый камень, кирпич, бетон, железобетон и другие, а разделительную концентрическую перегородку преимущественно изготавливают из различных водогазонепроницаемых листовых материалов.

На фиг. 1 изображен метантенк в разрезе, боковые стенки, днище и купол резервуара которого изготовлены из монолитного или сборного железобетона, штучных камней, блоков или кирпича; на фиг. 2 - метантенк в разрезе, основание резервуара которого изготовлено из приведенных выше материалов, а остальная часть резервуара - из листовых материалов, включая металл; на фиг. 3 - метантенк в разрезе, который полностью выполнен из различных листовых материалов; на фиг. 4 показан разрез по А-А на фиг. 1 и фиг. 2, а на фиг. 5 - разрез по А-А на фиг 3; на фиг. 6 - разрез по А-А на фиг. 1 при выполнении метантенка в плане в форме прямоугольника; на фиг. 7 - разрез по А-А на фиг. 1 при выполнении метантенка в плане в форме многоугольника, а на фиг. 8 - разрез по фиг. 1 при выполнении метантенка в плане в форме овала. На фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8 стрелками Б и Б' обозначены размеры нижней части разделительной концентрической перегородки при различном ее изготовлении по форме в плане, а стрелками В и В' - аналогичные размеры днища соответствующих метантенков. Вид на фиг. 6 и фиг. 7 по Г-Г соответствует фиг. 1, а вид по Г-Г на фиг. 8 соответствует фиг. 2.

Метантенк представляет собой герметичный резервуар круглой, овальной, квадратной, прямоугольной или многоугольной формы в плане с боковой стенкой 1, наклонными или сферическими днищем 2 и куполом 3, присоединенной к куполу 3 не доходящей до днища 2 разделительной концентрической перегородкой 4, выполненной в виде усеченных конуса или пирамиды по форме резервуара в плане с основанием, направленным к днищу 2, а боковая стенка 1 резервуара, ниже основания разделительной концентрической перегородки 4, также выполнена в виде усеченных конуса или пирамиды, но с направленным вверх основанием и вершиной к днищу 2. При этом размеры В-В' днища 2 для различных по форме в плане метантенков меньше размеров Б-Б' основания разделительной концентрической перегородки 4 соответствующих по форме в плане метантенков, что исключает поступление биогаза во внешнюю камеру 5, образующегося у основания внутренней камеры 6, тогда как образуемые при последовательном пофазном предварительном сбраживании разжиженных органических отходов во внешней камере 5 жирные кислоты свободно поступают во внутреннюю камеру 6 через кольцевой зазор между боковой стенкой 1 резервуара и основанием разделительной концетрической перегородкой 4. Во внешней камере 5 расположен патрубок подвода разжиженных органических отходов 7, выходная часть которого имеет на конце тройник 8, что обеспечивает эффективное перемешивание сбраживаемой массы во внешней камере 5 с вводимыми в нее под давлением свежими разжиженными органическими отходами. Для опорожнения метантенка и для отвода сброженного осадка из внутренней камеры 6 в ней установлен патрубок 9. Над внешней 5 и внутренней 6 камерами расположены патрубки отвода биогаза 10 и 11. Другие трубопроводы /для подогрева сбраживаемой массы, контроля уровня, перелива и др./ на чертежах не показаны и их размещение возможно разными приемами.

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 регламентов конкретного использования метантенка.

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

Свежие разжиженные и измельченные органические отходы влажностью 93±5% по патрубку 7 под напором вводят во внешнюю камеру 5 и разнонаправленными из тройника 8 струями перемешивают с содержимым камеры 5. Всплываемые при этом трудносбраживаемые легкие включения, содержащие целлюлозу, лигнин, жиры, белки и другие вещества, перемешиваются со сбраживаемой в камере 5 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 из камеры 5 поступают вниз в камеру 6, где при более высоком значении pH осуществляется завершающая фаза последовательного пофазного анаэробного сбраживания разжиженных органических отходов с образованием горючего биогаза с большим содержанием метана. Отвод менее калорийного биогаза из внешней камеры 5 и более богатого метаном биогаза из внутренней камеры 6 производится через патрубки 11 и 10. Поступление биогаза снизу вверх от днища 2 к куполу 3 обеспечивает эффективное перемешивание сбраживаемой массы в камере 6, 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.

Метантенк для сбраживания органических отходов представляет собой резервуар с боковой стенкой, коническими или пирамидальными днищем и куполом и присоединенной к куполу разделительной перегородкой, делящей резервуар на внешнюю и внутреннюю камеры. Форма резервуара в плане может быть круглой, овальной, квадратной, прямоугольной или многоугольной. Разделительная перегородка выполнена по форме резервуара в плане и не доходит до днища. Размер днища резервуара меньше размера разделительной перегородки. Метантенк имеет патрубки для подвода отходов, отвода сброженного осадка, а также патрубки отвода биогаза из внешней и внутренней камер резервуара. Метантенк обеспечивает сбраживание органических отходов с высокой степенью надежности без приостановок процесса сбраживания. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Метантенк для последовательного пофазного анаэробного сбраживания разжиженных органических отходов, содержащий резервуар, изготавливаемый круглой, овальной, квадратной, прямоугольной или многоугольной формы в плане с боковой стенкой, коническими или пирамидальными днищем и куполом с присоединенной к куполу не доходящей до днища разделительной концентрической перегородкой, имеющей в плане форму резервуара и делящей резервуар на внешнюю и внутреннюю камеры, патрубки подвода разжиженных органических отходов во внешнюю камеру и отвода сброженного осадка из внутренней камеры, а также патрубки отвода биогаза из внешней и внутренней камер, отличающийся тем, что разделительная концентрическая перегородка выполнена по форме резервуара в плане в виде усеченных конуса или пирамиды с основанием, направленным к днищу резервуара, а внутренняя стенка резервуара ниже основания разделительной концентрической перегородки выполнена в виде усеченных конуса или пирамиды с вверх направленным основанием и вершиной к днищу, размер которого меньше размера основания разделительной концентрической перегородки. 2. Метантенк по п.1, отличающийся тем, что его резервуар, изготавливаемый круглой, овальной, квадратной, прямоугольной или многоугольной формы в плане, выполняют из листового металла, полимеров, пластмасс, стеклопластика, бутового камня, кирпича, бетона и железобетона, а разделительную концентрическую перегородку изготавливают преимущественно из листовых водогазонепроницаемых материалов.