ДЕЗИНТЕГРАТОР РЫБОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ СУДОВ Российский патент 2001 года по МПК C12M1/33 

Изобретение относится к области дезинтеграции аэробов и ассоциатов молекул тяжелой /D₂O/ и легкой /H₂O/ воды и может быть использовано при утилизации отходов рыбного промысла и фекально-бытовых стоков судов автономного плавания с выработкой метана /CH₄/, дейтерия /D₂/, кислорода /O₂/, белково-витаминной добавки /БВД/, биоудобрения.

Известен дезинтегратор, содержащий корпус с входящим и выходящим патрубками, установленный по оси корпуса ротор с глухими отверстиями на его цилиндрической поверхности, взаимодействующий через кольцевой канал с отверстиями корпуса /патент РФ N 2086641, кл. C 12 M 1/33, C 02 F 3/00, 1997/, недостатком которого является низкая эффективность работы в условиях судов рыбного промысла.

Цель изобретения - повышение эффективности дезинтеграции аэробов и ассоциатов молекул тяжелой и легкой воды - достигается тем, что отверстия корпуса выполнены в перфорированном кольце, образующем полость между кольцом и корпусом, разобщенную от входного и выходного патрубков, между рядами отверстий кольца и ротора выполнены волновые выступы, обращенные выпусклостями в сторону кольцевого канала, полость между перфорированным кольцом и корпусом сообщена патрубком со статическим дезинтегратором /СД/, включающим технологические патрубки, водная и паровая секции СД разобщены нежесткой перфорированной перегородкой, одним концом прикрепленной к стенке СД, а другим - к возвратно-поступательному приводу встряхивания перегородки в направлении паровой секции СД, сообщенной с камерой разрежения струевого насоса, сообщенного через конус трубы, перпендикулярный к плоскости улитки, сообщенной раструбом с выходным патрубком динамического дезинтегратора /ДД/, входной патрубок ДД сообщен с биофильтром /БФ/, включающим технологические патрубки, БФ выполнен с провальными перфорированными перегородками /ППП/, образующими секции, на ППП в секциях БФ размещена абразивная зернистая иммобилизационная насадка /АЗИН/, секции сообщены с нагнетателем воздуха, а БФ сообщен с биореактором /БР/, включающим камеры: кислого, нейтрального, щелочного и метанового брожения, причем каждая камера патрубками сообщена с диспергатором, выполненным с цилиндрическими волновыми поверхностями корпуса и ротора, взаимодействующими глухими отверстиями, размещенными между выпуклостями, через кольцевой канал, СД своей водной секцией сообщен с центробежным микрофильтром /ЦМФ/с нежесткой фильтровальной перегородкой, корпус ЦМФ по биомассе сообщен со сборником воды из корпуса ЦМФ и сборником воды ленточного пресс-фильтра /ЛПФ/, а сборники воды через связки ДД и СД сообщены с приемной камерой, разобщенной от секций кислого и щелочного растворов установки электролиза, причем секция кислого раствора сообщена со сборником кислорода /O₂/, а секция щелочного раствора - со сборником дейтерия /Д₂/.

Малые размеры аэробов, порядка одного микрона, и еще меньше ассоциатов молекул воды, порядка одного ангстрема, затрудняют механическую прямую дезинтеграцию, а отсюда требуются косвенные пути воздействия. При выбросе воды в виде жидкостного поршня из глухих отверстий ротора, между днищем отверстия и жидкостным поршнем возникает разрежение и в жидкостном поршне появляются пузырьки, при контакте с неподвижным перфорированным кольцом корпуса пар пузырьков конденсируется, объем конденсата в тысячу раз меньше объема пара, возникают пустоты, центрами конденсации являются аэробы, их оболочки разрушаются гидравлическими ударами воды, заполняющей пустоты. При перемещении воды в кольцевом канале между ротором и перфорированным кольцом она обтекает выпуклости, на нисходящем участке выпуклостей возникает разрежение, появляются паровые пузырьки, которые конденсируются на восходящих участках с заполнением пустот гидравлическими ударами. Тяжелая вода имеет плотность, на 10% превышающую плотность легкой воды, и в поле центробежных сил тяжелая вода заполняет полость между перфорированным кольцом и корпусом ДД, обратному выходу тяжелой воды через отверстия кольца, помимо плотности, препятствует вязкость тяжелой воды, на 23% превышающая вязкость легкой. В СД дезинтеграции способствует высокая температура кипения тяжелой воды, составляющая 101,42^oC. Она хуже испаряется и интенсивней конденсируются ее пары под воздействием разрежения, создаваемого струевым насосом, т.е. осуществляется выполнение цели изобретения.

На чертеже схематически показана установка утилизации фекально-бытовых стоков и продуктов рыбопереработки с применением ДД и СД с выработкой CH₄, D₂, O₂, БВД и БУ.

ДД содержит корпус 1 с входным 1 и выходным 3 патрубками, установленный по оси корпуса 1 ротор 4 с глухими отверстиями 5 на его цилиндрической поверхности, взаимодействующими через кольцевой канал 6 с отверстиями 7 корпуса 1. Отверстия 7 корпуса 1 выполнены в перфорированном кольце 8, образующем полость 9 между кольцом 8 и корпусом 1, разобщенную от входного 2 и выходного 3 патрубков, между рядами отверстий 5 и 7 выполнены волновые выступы, обращенные выпуклостями 10 и 11 в сторону кольцевого канала 6, полость 9 между перфорированным кольцом 8 и корпусом 1 сообщена патрубком 12 с СД 13, включающим технологические патрубки 14, 15, 16, водная 17 и паровая 18 секции СД 13 разобщены нежесткой перфорированной перегородкой 19, одним концом прикрепленной к стенке СД 13, а другим - к возвратно-поступательному приводу 20 встряхивания перегородки 19 в направлении паровой секции 18 СД 13, сообщенной с камерой 21 разрежения струевого насоса 22, сообщенного через конус 23 трубы 24, перпендикулярной к плоскости улитки 25, сообщенной раструбом 26 с выходным патрубком 3 ДД 27, а входной патрубок 2 ДД 27 сообщен с БФ 28, включающим технологические патрубки 29, 30, 31, БФ 28 выполнен с ППП 32, образующими секции 33, на ППП 32 в секциях 33 БФ 28 размещена АЗИН 34, секции 33 сообщены с нагнетателем воздуха 35, а БФ 28 сообщен БР 36, включающим камеры: 37 - кислого, 38 - нейтрального, 39 - щелочного, 40 - метанового брожения, причем каждая камера 37-40 патрубками 41 и 42 сообщена с диспергатором 43, выполненным с цилиндрическими волновыми поверхностями корпуса 44 и ротора 45, взаимодействующими глухими отверстиями 46 и 47, размещенными между выпуклостями 48 и 49, через кольцевой канал 50, СД 13 своей водной секцией 17 сообщен с ЦМФ 51 с нежесткой фильтровальной перегородкой 52, корпус 53 ЦМФ 51 по биомассе сообщен со сборником воды 54 из корпуса 53 ЦМФ 51 и сборником 55 воды ЛПФ 56, а сборник 54 через связки ДД 57 и 58, СД 59 и 60 сообщен с приемной камерой 61, разобщенной от секций 62 - кислого, 63 - щелочного растворов установки электролиза 64 полупроницаемой перегородкой 65, причем секция 62 кислого раствора сообщена со сборником 66 кислорода, а секция 63 щелочного - со сборником 67 дейтерия. БР 36 сообщен со сборником 68 фекально-бытовых стоков и продуктов переработки рыбы. В полости трубы 24 размещена плоская спираль 69. Камера 40 метанового брожения БР 36 по шламу сообщена с ЛПФ 70.

ДД 27 и СД 13 работают в установке утилизации фекально-бытовых стоков и продуктов рыбопереработки следующим образом.

Фекально-бытовые стоки и продукты рыбопереработки поступают в сборник 68 для последующего анаэробного сбраживания в БР 36. В камерах 37-40 субстрат последовательно обрабатывают диспергаторами 43, волновыми поверхностями корпуса 44 и ротора 45 в кольцевом канале 50. При выбросе из глухих отверстий 47 ротора 45 скоростной напор переходит в статический. При более высоком статическом напоре субстрат поступает в следующую и при выбросе скоростной напор переходит в статический. Пульсации напоров сопровождаются потерей энергии напоров, которая переходит в тепловую энергию, и субстрат нагревается до температуры 36^oC, наиболее благоприятной для жизнедеятельности кислотогенов, ацетогенов, ацетогидрогенов, метаногенов в камерах 37-40. Субстрат заполняет 4/5 объема БР 36, верхние части являются газосборниками. При брожении вокруг взвесей в качестве продуктов жиднедеятельности образуются пузырьки газа или пара, выносящие взвеси в верхнюю часть камер. Для разрушения газообразований вокруг взвесей субстрат забирают через патрубки 41 и после обработки между выпуклостями 48 и 49 выбрасывают через патрубок 42, т. е. происходит измельчение взвесей субстрата до размеров, сопоставимых с размерами микрофлоры камер 37-40. Шлам, отводимый из камеры 40, имеет щелочную реакцию и является прекрасным удобрением и после отжатия на ЛПФ 70 и последующей сушки упаковываются в качестве товарного продукта - биоудобрения - БУ. Биогаз /CH₄/ после осушки используют в качестве горючего газовой турбины привода генератора постоянного тока. На растворенных примесях бражки после БР 36 и БФ 28 на АЗИН 34 при продувке воздухом от нагнетателя 35 выращивают биомассу аэробов, которая накапливает 0,4 - 0,6% тяжелой воды от биомассы аэробов. За счет иммобилизации /прилипания/ микрофлоры к поверхности АЗИН 34 /кокс, пемза, керамзит, вспученный перлит, модифицированный цеолит и т.д./ в биопленке получают развитие микроорганизмы, приспособленные к изменению биогенных элементов питания по высоте БФ 28 - автоселекция, а не приспособленные - отмирают и переходят в субстрат. В процессе эксплуатации в биопленке получают развитие микроорганизмы, приспособленные использовать в качестве биогенных элементов питания продукты жизнедеятельности /метаболиты/ вышележащих микроорганизмов биопленкой АЗИН 34- нижележащих секций 33, сукцессия, т. е. расширяются возможности обеспечения микрофлоры источниками питания и улучшается исчерпывание субстрата до чистой воды. Воздух перемещается снизу вверх по высоте БФ 28, а субстрат - сверху вниз при достижении массы субстрата на ППП 32, превышающей напор воздуха. Вода из БФ 28 по патрубку 30 поступает во входной патрубок 2 корпуса 1 ДД 27. При выходе воды из глухого отверстия 5 ротора 4 в виде жидкостного поршня между жидкостным поршнем и днищем отверстия 5 возникает разрежение и в воде появляются пузырьки пара, при контакте поршня с перегородкой 8 происходит конденсация пара и в воде возникают пустоты, центрами конденсации являются аэробы и под действием гидравлических ударов воды, заполняющей пустоты, оболочки аэробов разрушаются и освобождают содержимое, в том числе тяжелую воду. Под действием центробежной силы тяжелая вода проходит через отверстия 7 в перфорированном кольце 8 в полость 9. Выходу ее из полости 9 препятствует более высокая вязкость тяжелой воды в сравнении с легкой. При движении по выпуклости 11 кольца 8 в нисходящей части создается разрежение и в воде возникают пузырьки пара, которые конденсируются при ударе о следующую выпуклость 11 с дезинтеграцией ассоциатов молекул тяжелой и легкой воды. Из полости 9 вода, обогащенная тяжелой водой, по патрубку 12 отводится в СД 13 через патрубок 15 в секцию 17 воды. При колебаниях нежесткой перегородки 19 от привода 20 происходит встряхивание, сопровождаемое испарением, и пары воды из секции 18 отводят по патрубку 14 в камеру разрежения 21 струевого насоса 22. Пар конденсируется в струевом насосе 22, повышая разрежение в секции 18 и обогащение воды молекулами тяжелой. Из патрубка 16 секции воды 17 воду со взвешенными в ней аэробами и фрагментами биопленки отводят в ЦМФ 51, в котором на нежесткой фильтровальной перегородке 52 в поле центробежных сил биомассу отделяют, обезвоживают на ЛПФ 56, сушат и после упаковки используют в качестве товарного продукта - БВД. Отжатую воду из корпуса 53 ЦМФ 51 отводят в сборник 54, туда же поступает вода из сборника 53, отжатая на ЛПФ 56. Воду последовательно подвергают дезинтеграции ассоциатов молекул тяжелой и легкой воды в ДД 57 и 68 и в СД 59 и 60 с доведением концентрации тяжелой воды до 90-95%. Вода поступает в приемную камеру 61 установки электролиза 64 и через полупроницаемую перегородку 65 переходит в секции кислого раствора 62 и в секцию 63 щелочного, из которой выделяющийся дейтерий собирают в сборник 67, а из секции 62 кислород отводят в сборник 66. Щелочной раствор из секции 63 отводят в камеру 39 щелочного брожения БР 36. Кислый раствор из секции 62 обладает бактерицидными свойствами и его используют для приготовления свежемороженной рыбы и рыбопродуктов, для промывки потрошенной рыбы. Распад дейтерия в термоядерном реакторе обеспечивает судно энергией. Термоядерный распад 1 кг дейтерия заменяет 10000 т угля при его сжигании, т.е. повышается автономность плавания рыбоперерабатывающих судов без потребности пополнения горючим. Улучшается экологическая обстановка в районе промысла.

Изобретение относится к дезинтеграции аэробов и ассоциатов молекул тяжелой и легкой воды и предназначено для утилизации отходов рыбного промысла и фекально-бытовых стоков судов с выработкой метана, дейтерия, кислорода, белково-витаминной добавки и биоудобрения. Дезинтегратор содержит корпус с входным и выходным патрубками, установленный по оси корпуса ротор с глухими отверстиями на его поверхности, взаимодействующими через кольцевой канал с отверстиями корпуса, которые выполнены в перфорированном кольце, образующем между ним и корпусом полость, сообщенную со статическим дезинтегратором, водная и паровая секции которого разобщены нежесткой перфорированной перегородкой, имеющей привод ее встряхивания в направлении паровой секции, связанной с камерой разрежения струевого насоса, сообщенного с выходным патрубком динамического дезинтегратора, входной патрубок которого сообщен с биофильтром. Секции биофильтра соединены с нагнетателем воздуха. Биофильтр связан с биореактором, имеющим камеры кислого, нейтрального, щелочного, метанового брожений, и каждая из этих камер сообщена с диспергатором. Водная секция статического дезинтегратора связана с центробежным микрофильтром. Сборники воды из корпуса центробежного микрофильтра и их ленточного пресс-фильтра через связки динамического и статического дезинтеграторов сообщены с приемной камерой, разобщенной от секций кислого и щелочного растворов установки электролиза полупроницаемой перегородкой. Изобретение обеспечивает повышение эффективности дезинтеграции аэробов и ассоциатов молекул тяжелой и легкой воды. 1 ил.

Дезинтегратор рыбоперерабатывающих судов, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, установленный по оси корпуса ротор с глухими отверстиями на его цилиндрической поверхности, взаимодействующими через кольцевой канал с отверстиями корпуса, отличающийся тем, что отверстия корпуса выполнены в перфорированном кольце, образующем полость между кольцом и корпусом, разобщенную от входного и выходного патрубков, между рядами отверстий выполнены волновые выступы, обращенные выпуклостями в сторону кольцевого канала, а полость между перфорированным кольцом и корпусом сообщена патрубком со статическим дезинтегратором, включающим технологические патрубки, при этом водная и паровая секции статического дезинтегратора разобщены нежесткой перфорированной перегородкой, одним концом прикрепленной к стенке статического дезинтегратора, а другим - к возвратно-поступательному приводу встряхивания перегородки в направлении паровой секции статического дезинтегратора, сообщенной с камерой разрежения струевого насоса, сообщенного через конус трубы, перпендикулярной к плоскости улитки, сообщенной раструбом с выходным патрубком динамического дезинтегратора, причем входной патрубок динамического дезинтегратора сообщен с биофильтром, включающим технологические патрубки, а биофильтр выполнен с провальными перфорированными перегородками, образующими секции, при этом на провальных перфорированных перегородках в секциях биофильтра размещена абразивная зернистая иммобилизационная насадка, секции сообщены с нагнетателем воздуха, а биофильтр сообщен с биореактором, включающим камеры кислого, нейтрального, щелочного, метанового брожений, причем каждая камера патрубками сообщена с диспергатором, выполненным с цилиндрическими волновыми поверхностями корпуса и ротора, взаимодействующими глухими отверстиями, размещенными между выпуклостями, через кольцевой канал, а статический дезинтегратор своей водной секцией сообщен с центробежным микрофильтром с нежесткой фильтровальной перегородкой, корпус центробежного микрофильтра по биомассе сообщен со сборником воды из корпуса центробежного микрофильтра и сборником воды ленточного пресс-фильтра, а сборники воды через связки динамического и статического дезинтеграторов сообщены с приемной камерой, разобщенной от секций кислого и щелочного растворов установки электролиза полупроницаемой перегородкой.