ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ПО ПОЛУЧЕНИЮ БИОГАЗА Российский патент 2009 года по МПК G01N1/22 

Лабораторная установка по получению биогаза предназначена для проведения лабораторно-практических занятий по дисциплинам «Основы биотехнологии и биохимии», «Основы безотходного производства» и «Промышленная экология» по специальности 280201 «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов», относится к лабораторному оборудованию (испытательной технике).

Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является лабораторная установка по получению биогаза (см. Федорова А.И., Никольская А.Н. Практикум по экологии и охране окружающей среды. - М.: Владос, 2003, с.288, работа №25 «Получение биогаза из органических отходов», с.91-94), включающая колбу с плотно закрывающейся резиновой пробкой с отводной стеклянной трубкой, конец которой в колбе располагается над отходами (для выхода газа). К стеклянной трубке присоединяют резиновую трубку, которая через стеклянный переходник соединяется с мягким баллоном для приемки газа. Герметичность всех соединений и пробки с колбой обеспечивается пластмассовой изолентой.

Недостатками установки являются низкая функциональность и эффективность, значительное содержание влаги в образующемся биогазе, недостаточная точность измерения объемов выделяющегося биогаза и герметичность лабораторной установки.

Изобретение направлено на получение биогаза в лабораторных условиях, выявление факторов воздействия на процесс образования биогаза и уменьшение влагосодержания в образующемся биогазе.

Техническим результатом является расширение функциональных возможностей лабораторной установки, повышение достоверности результатов испытаний по образованию биогаза, выявление степени влияния факторов на процесс образования биогаза, а именно: температуры, влажности и элементного состава отходов на выход биогаза, а также уменьшение влагосодержания в образующемся биогазе.

Для достижения указанного технического результата известная лабораторная установка по получению биогаза включает колбу с плотно закрывающейся резиновой пробкой с отводной стеклянной трубкой и мягким баллоном для приемки газа, согласно изобретению колба выполнена в виде биореактора, представляющего собой стеклянный цилиндр с притертой крышкой, в нижней части которого имеются стеклянный фильтр и патрубок для отвода образующегося биогаза, который последовательно соединен с адсорбером, ротаметром и пробоотборником для отбора проб биогаза для хроматографического анализа.

На чертеже показана принципиальная схема лабораторной установки.

В состав лабораторной установки по получению биогаза входят последовательно соединенный биореактор 1, адсорбер 2, ротаметр 3 и пробоотборник 4. Образующийся в биореакторе газ осушается в адсорбере с помощью осушителя хлорида кальция. Выход (объем) газа определяется с помощью ротаметра 3. Отбор проб биогаза для хроматографического анализа осуществляется пробоотборником 4. Система (ввиду своей компактности) помещается в термостат, что позволяет варьировать температуру. Герметичность системы обеспечивается вакуум-смазкой, притертыми крышками реактора 1, адсорбера 2.

Отличие предлагаемой конструкции от известной заключается в размещении на дне биореактора 1 патрубка для отвода образующегося фильтрата, использовании адсорбера 2, повышающего качество образующегося биогаза, и специального прибора для измерения объема образующегося биогаза - ротаметра 3, а также пробоотборника 4, позволяющего производить отбор биогаза на хроматографические анализы.

Установка работает следующим образом: в биореактор 1 загружают биомассу определенной влажности. По истечении определенного времени в биореакторе создаются анаэробные условия. По мере разложения происходит образование биогаза и фильтрата. Избыток фильтрата отводится через патрубок, образующийся биогаз проходит через адсорбер 2, где осушается и очищается от сопутствующих примесей. Объем выделившегося биогаза замеряется ротаметром 3, что позволяет контролировать процесс образования биогаза. Отбор биогаза на хроматографический анализ производится с помощью пробоотборника 4. Система ставится в термостат (ввиду своей компактности), что позволяет варьировать температуру. Герметичность системы обеспечивается вакуум-смазкой и притертыми крышками биореактора 1, адсорбера 2.

При помощи предлагаемой установки можно проводить следующие лабораторные испытания:

1. Изучить влияние температуры на процесс образования биогаза.

2. Изучить влияние влажности на процесс образования биогаза.

3. Исследовать влияние элементного состава отходов на процесс биодеструкции твердых бытовых отходов (ТБО) и образование биогаза.

Все это способствует установлению оптимального режима образования биогаза из твердых бытовых отходов.

В таблице отражены результаты опытов, проведенные с помощью лабораторной установки.

Результаты опытов, проведенные с помощью лабораторной установки по получению биогаза Время, сутки Выход биогаза, мас.% Температура, °С Влажность отходов, % Элементный состав отходов, % 5 37 53 50 65 80 x_б х_ж х_у 1 - - - - - - - - - 5 - - - - - - - - - 10 - - - - - - - - - 20 - 0,1 0,2 - - - - - - 30 - 0,5 0,8 - 1,0 1,0 - - 0,2 40 - 1,7 1,3 - 3,7 4,1 0,2 - 0,5 50 - 5,8 3,4 1,2 6,5 6,8 1,2 - 1,1 60 0,3 8,3 5,6 5,4 9,4 9,2 2,3 0,1 2,4 70 0,7 14,6 7,8 8,2 12,4 12,7 3,2 1,4 3,5 80 1,1 23,7 10,3 12,4 16,8 17,1 5,4 2,3 4,3 90 1,3 31,2 12,8 17,9 20,8 20,5 7,5 3,4 5,8 100 1,2 36,4 13,8 24,8 23,8 23,7 8,3 5,7 7,9 110 1,3 42,1 15,7 28,6 29,4 29,8 9,0 7,4 9,7 120 1,5 45,3 16,2 35,7 33,4 33,8 11,3 9,5 12,7 * Примечание:
где х_б - отход с максимальным содержанием белков;
х_ж - отход с максимальным содержанием жиров;
х_у - отход с максимальным содержанием углеводов.

Изобретение относится к установке по получению биогаза в лаборатории. Лабораторная установка для получения биогаза включает колбу с плотно закрывающейся резиновой пробкой с отводной стеклянной трубкой и мягким баллоном для приемки газа. Колба выполнена в виде биореактора, представляющего собой стеклянный цилиндр с притертой крышкой. В нижней части цилиндра имеются стеклянный фильтр и патрубок для отвода образующегося биогаза, который последовательно соединен с адсорбером, ротаметром и пробоотборником для отбора проб биогаза для хроматографического анализа. Достигаемый при этом технический результат заключается в расширении функциональных возможностей лабораторной установки, повышении достоверности результатов испытаний по образованию биогаза, выявлении степени влияния факторов на процесс образования биогаза, а также уменьшении влагосодержания в образующемся биогазе. 1 ил., 1 табл.

Лабораторная установка для получения биогаза, включающая колбу с плотно закрывающейся резиновой пробкой с отводной стеклянной трубкой и мягким баллоном для приемки газа, отличающаяся тем, что колба выполнена в виде биореактора, представляющего собой стеклянный цилиндр с притертой крышкой, в нижней части которого имеется стеклянный фильтр и патрубок для отвода образующегося биогаза, который последовательно соединен с адсорбером, ротаметром и пробоотборником для отбора проб биогаза для хроматографического анализа.