Биоферментатор для ускоренной биоконверсии органических отходов Российский патент 2023 года по МПК C05F17/929 C05F3/06 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для переработки органических отходов в компост.

Известно устройство для приготовления компоста (патент на изобретение РФ №2192404, МПК С05F3/06, 2000), содержащее вращающийся барабан с внутренней винтовой поверхностью, выполненной с переменным шагом, подающим дозаторным устройством и аэрационной трубой с регулирующей заслонкой. Внутренняя винтовая поверхность выполнена с переменным шагом, где каждый последующий виток имеет шаг в 2 раза больше предыдущего, при этом последний виток имеет шаг, равный шагу на входе.

Известное устройство имеет ряд недостатков:

• Устройство не предусматривает теплоизоляцию наружной поверхности барабана, что ограничивает возможность осуществления процесса биоферментации органических отходов в холодный период года, поскольку этот процесс - термофильный.

• Вращение всего барабана вместе с массой перерабатываемого органического вещества требует усложненной конструкции, привода и повышенного расхода энергии на привод.

• Сопряжение вращающегося барабана с неподвижными узлами подачи обрабатываемого органического вещества и выгрузки готового продукта имеет значительную сложность.

• Существующая система обеспечения процесса биоферментации кислородом путем использования предусмотренной естественной вентиляции не может обеспечить технологический процесс, т.к. вытяжная труба практически непосредственно соединяется с наружной атмосферой через открытое выгрузное отверстие и через неплотности сопряжения подвижного барабана и переходного патрубка, поэтому наружный воздух не пойдет через внутреннее пространство барабана, заполненное винтовой поверхностью с перерабатываемой массой, находящейся в динамическом состоянии.

• Предусмотренная конструкция выгрузного люка не гарантирует стабильности выгрузки готового продукта.

Известен биореактор для конверсии органических отходов непрерывного действия (патент на полезную модель РФ №146604, МПК С05F3/06, 2014). Внутри неподвижного цилиндрического барабана по его оси установлен с возможностью вращения вал с винтовой поверхностью, которая заканчивается у входа в разгрузочное окно и на ее конце жестко закреплена горизонтальная пластина-скребок, при этом первый шаг винтовой поверхности по длине равен диаметру цилиндрического барабана, а все последующие равны его радиусу, над загрузочным и разгрузочным окном установлены шнеки, а окно выполнено с противоположных сторон верхней и нижней частей обечайки цилиндрического барабана соответственно, за загрузочным и над разгрузочным окном установлены воздуховоды.

Данный биореактор обладает существенным недостатком, заключающийся в том, что установленный внутри неподвижного цилиндрического барабана биореактора с возможностью вращения вал с винтовой поверхностью, который предназначен для горизонтального перемещения перерабатываемой массы с одновременным перемешиванием ее, обеспечивает соприкосновение перерабатываемой массы со всей площадью винтовой поверхности, что вызывает одновременное горизонтальное перемещение всей массы, при этом перемешивание ее незначительно, что снижает уровень аэрации массы и, соответственно, приводит к снижению интенсивности процесса биоконверсии.

Известна установка для приготовления компоста (патент на изобретение РФ №2164905 МПК С05F3/06, 1998), содержащая систему загрузки исходной смеси в биореактор, снабженный системой аэрации с двумя имеющими всасывающие патрубки первым и вторым вентиляторами и содержащий два горизонтально расположенных вращающихся барабана, один из которых работает в мезофильном, а другой - в термофильном режиме, и соединенных между собой теплоизолированной системой перегрузки компостируемого материала, причем барабан биореактора, работающий в термофильном режиме, снабжен системой выгрузки готового компоста, всасывающий патрубок второго вентилятора через теплообменник соединен с перфорированной трубой, установленной вдоль стенки барабана биореактора, работающего в термофильном режиме, а всасывающий патрубок первого вентилятора установлен напротив выпускного отверстия в верхней части барабана биореактора, работающего в термофильном режиме, и через теплообменник соединен с перфорированной трубой, установленной вдоль стенки барабана биореактора, работающего в мезофильном режиме.

Данная установка обладает рядом недостатков:

• Общая сложность и металлоемкость конструкции.

• Затрудненность контроля химических и микробиологических процессов в биореакторе.

• Невозможность осуществления аэрации в процессе вращения барабанов биореактора.

• Конструкция загрузочного и выгрузного люков биореактора существенно затрудняет возможность ведения непрерывного процесса биоконверсии.

• Ограниченные возможности варьирования технологического процесса ферментации в зависимости от вида используемого сырья.

• Компост, выходящий из барабана, работающего в термофильном режиме, не проходит стадии стабилизации, что может вызвать дальнейший рост бактерий и ухудшение качества конечного продукта.

Известна установка для переработки органических отходов в компост (патент на изобретение РФ № 2214991, МПК С05F3/06, 2002), содержащая основание, установленный на опорных катках с возможностью вращения посредством привода цилиндрический барабан с теплоизолирующим покрытием, снабженный системой аэрации компостируемой массы и имеющий расположенные на его противоположных торцевых сторонах загрузочное и разгрузочное окна. В барабане на торцевой стенке с разгрузочным окном смонтированы лопатки для подачи готового компоста к разгрузочному окну, равномерно расположенные по окружности. Установка снабжена поворотной в вертикальной плоскости, проходящей через ось вращения барабана рамой, причем привод и опорные катки с барабаном установлены на раме, последняя смонтирована на основании посредством шарнирных опор со стороны разгрузочного окна барабана. Привод вращения барабана выполнен с реверсивным электродвигателем, а лопатки для подачи готового компоста к разгрузочному окну смонтированы на торцевой стенке парами с наклоном лопаток каждой пары в противоположные стороны относительно плоскости симметрии, проходящей через ось вращения барабана.

Недостатками известного решения являются:

• Сложность конструкции.

• Невозможность осуществления непрерывного процесса переработки биоотходов.

• Отсутствие системы удаления газовоздушной смеси из биореактора. Газовоздушная смесь, содержащая вредные газы, образующиеся при микробиологическом процессе переработки органических отходов, поступает внутрь технологического помещения, что обуславливает вредные условия труда обслуживающего персонала.

• Подача воздуха внутрь вращающегося барабана предусмотрена посредством неподвижного воздухопровода через соединительные буксы, что сложно и ненадежно.

• Вращение всего биореактора вместе с перерабатываемыми органическими отходами требует усложненного привода и повышенного расхода энергии на привод.

Известен биоферментатор для ускоренной биоконверсии органических отходов (патент на изобретение РФ №2670588, МПК C05F3/06, 2016), содержащий цилиндрический барабан с теплоизолирующим покрытием, снабженный системой аэрации компостируемой массы, выполненной в виде перфорированного трубопровода, и имеющий расположенные на его противоположных торцевых сторонах загрузочное и разгрузочное окна, а также лопатки для подачи готового компоста к разгрузочному окну, равномерно расположенные по окружности, раму, привод и опорные катки с барабаном, установленные на раме, причем привод вращения барабана выполнен с реверсивным электродвигателем, рама выполнена П-образной с усилением жесткости по ее углам «косынками», а с торцевых сторон жестко закреплены четыре разновысокие стойки, крайние из которых равны между собой и составляют 2:3 от высоты двух равновысотных центральных стоек с отверстиями, выполненными по центральной оси, жестко соединенных между собой перекладиной, при этом соседние разновысотные стойки жестко соединены между собой наклонной перекладиной, при этом на торце биоферментатора жестко закреплено первое кольцо, к которому жестко закреплено второе кольцо, наружный диаметр которого меньше или равен наружному диаметру второго кольца, а внутренний диаметр второго кольца больше внутреннего диаметра первого кольца, внутри второго кольца установлен диск, закрепленный съемными резьбовыми соединениями с центральными стойками, за диском установлено третье кольцо, закрепленное съемными резьбовыми соединениями с первым, через второе, кольцами, в диске загрузочного торца выполнены отверстия: в его центральной части - отверстие с установленной в него аэрационной трубой, а в верхней части - загрузочное окно с заслонкой, а в диске разгрузочного торца выполнены отверстия: в центре - разгрузочное окно с размещенным в нем выгрузным устройством, а в верхней части - отверстие с установленным в нем патрубком, при этом лопатки для подачи готового компоста к разгрузочному окну жестко закреплены к внутренней поверхности цилиндрического барабана и расположены по радиусам цилиндрического барабана, длиной, равной длине части выгрузного устройства, находящейся внутри цилиндрического барабана и установленного в разгрузочном окне, при этом реверсивный двигатель через цепную передачу между ведущей и ведомой зубчатой шестернями, и через зубчатую шестерню, установленную на одном валу с ведомой зубчатой шестерней взаимодействуют с цепью, жестко соединенной с цилиндрическим барабаном и расположенной в центральной части цилиндрического барабана.

Недостатками данного изобретения являются:

• Сложность и ненадежность привода.

• Отсутствие ограничителей для предотвращения продольного смещения барабана при вращении.

• Наличие «мертвых зон» внутри цилиндрического барабана, возникающих при загрузке органических отходов.

Известен барабанный биоферментатор для переработки органических отходов (патент на изобретение РФ №2729949, МПК C05F17/929, C05F3/06, 2020), содержащий цилиндрический барабан с теплоизолирующим покрытием, снабженный системой аэрации компостируемой массы, выполненной в виде перфорированного трубопровода, и имеющий расположенное на торцевой стороне разгрузочное окно, а также лопатки для подачи готового компоста к разгрузочному окну, равномерно расположенные по окружности цилиндрического барабана, раму, привод и опорные катки, установленные на раме, загрузочное окно выполнено с возможностью его герметичного перекрытия на боковой поверхности барабана, на одной оси симметрии с загрузочным окном выполнено окно контроля за выгрузным устройством в виде люка, герметичного относительно корпуса барабана, лопатки для подачи готового компоста к разгрузочному окну расположены по радиусам барабана и по всей длине дополнительно жестко закреплены к боковой поверхности барабана через откосы, в разгрузочном окне установлено выгрузное устройство, выполненное в виде шнекового транспортера, корпус которого опирается на горизонтальную плоскость трапециевидной опоры рамы, жестко закрепленной к горизонтальной части рамы, выполненной в виде прямоугольника с ребрами жесткости, два из которых расположены между опорными площадками катков, корпус шнекового транспортера имеет выгрузное отверстие, расположенное за трапециевидной опорой рамы, загрузочное отверстие корпуса шнекового транспортера расположено внутри барабана биоферментатора в верхней части корпуса напротив лопаток подачи готового компоста и по длине равно им, на торцевой стенке барабана выполнено отверстие с возможностью установки в него штуцера.

Данный биоферментатор обладает рядом недостатков:

• Использование в приводном узле промежуточной шестерни снижает общее КПД привода и требует повышенного расхода энергии для вращения барабана.

• Отсутствие ограничителей для предотвращения продольного смещения цилиндрического барабана при вращении.

• Расположение загрузочного люка и отверстия для удаления газового выброса затрудняет возможность непрерывного функционирования оборудования.

• Отсутствие элементов, укрепляющих конструкцию цилиндрического барабана в местах его контакта с опорными катками, способствует повышенному износу цилиндрического барабана.

Наиболее близким аналогом является биоферментатор для ускоренной переработки органических отходов (патент на изобретение РФ № 2759055, МПК С05F3/06, С05F3/00, 2020), содержащий цилиндрический барабан с теплоизолирующим покрытием, снабженный системой аэрации компостируемой массы, выполненной в виде перфорированного трубопровода, и имеющий расположенные на его противоположных торцевых сторонах загрузочное и разгрузочное окна, а также лопатки для подачи готового компоста к разгрузочному окну, равномерно расположенные по окружности, раму, привод вращения цилиндрического барабана и опорные катки, установленные на раме, выполненной П-образной с усилением жесткости по ее углам «косынками», а с торцевых сторон жестко закреплены четыре разновысокие стойки, крайние из которых равны между собой и составляют 2:3 от высоты двух равновысотных центральных стоек с отверстиями, выполненными по центральной оси, жестко соединенных между собой перекладиной, при этом соседние разновысотные стойки жестко соединены между собой наклонной перекладиной, при этом на торце цилиндрического барабана жестко закреплено первое кольцо, к которому жестко закреплено второе кольцо, внутренний диаметр которого больше внутреннего диаметра первого кольца, внутри второго кольца установлен диск, закрепленный съемными резьбовыми соединениями с центральными стойками, за диском установлено третье кольцо, закрепленное съемными резьбовыми соединениями с первым, через второе кольцо, в диске загрузочного торца выполнены отверстия: в его центральной части - отверстие с установленным в нем перфорированным трубопроводом, а в верхней части - загрузочное окно, а в диске разгрузочного торца выполнены отверстия: в центре - разгрузочное окно с размещенным в нем выгрузным устройством, а в верхней части - отверстие с установленным в нем патрубком, при этом лопатки для подачи готового компоста к разгрузочному окну жестко закреплены к внутренней поверхности цилиндрического барабана и расположены по радиусам цилиндрического барабана, длина лопаток равна длине части выгрузного устройства, находящейся внутри цилиндрического барабана и установленного в разгрузочном окне, в загрузочном окне установлен загрузочный транспортер, часть длины которого, находящаяся внутри цилиндрического барабана, меньше длины колена аэрационного трубопровода, установленного в центральной части загрузочного торца, а на наружной поверхности цилиндрического барабана жестко закреплены направляющие, выполненные в виде П-образной полосы, внутри которой с возможностью вращения размещены ролики, а на валу привода вращения цилиндрического барабана жестко закреплена шестерня, взаимодействующая через цепную передачу с шестерней, жестко закрепленной по диаметру наружной поверхности цилиндрического барабана.

Недостатками данного изобретения являются:

• Возможность самопроизвольного вращения барабана при достижении ферментируемым материалом предельного угла опрокидывания в процессе его загрузки и переработки.

• Вращение опорного катка внутри П-образной направляющей создает трение боковых поверхностей катка и направляющей, что приводит к необходимости использования более мощного привода и повышенному износу оборудования.

• Неравномерность распределения материала внутри барабана и перемещения его к зоне выгрузки.

• Сложность при выставлении зазоров торцов при монтаже оборудования.

• Наличие «мертвых зон» внутри цилиндрического барабана, возникающих при загрузке органических отходов, приводящих к неравномерности аэробных и началу анаэробных процессов и последующему снижению качества готового субстрата.

Технической задачей изобретения является повышение надежности работы устройства при увеличении номенклатуры перерабатываемых отходов и повышении качества готового субстрата.

Техническая задача решается за счет того, что биоферментатор для ускоренной биоконверсии органических отходов, содержащий цилиндрический барабан с теплоизолирующим покрытием, снабженный системой аэрации компостируемой массы, выполненной в виде перфорированного трубопровода, и имеющий расположенные на его противоположных торцевых сторонах загрузочное и разгрузочное окна, а также лопатки для подачи готового компоста к разгрузочному окну, равномерно расположенные по окружности, раму, привод вращения цилиндрического барабана и опорные катки, установленные на раме, выполненной П-образной с усилением жесткости по ее углам «косынками», а с торцевых сторон жестко закреплены четыре разновысокие стойки, крайние из которых равны между собой и составляют 2:3 от высоты двух равновысотных центральных стоек с отверстиями, выполненными по центральной оси, жестко соединенных между собой перекладиной, при этом соседние разновысотные стойки жестко соединены между собой наклонной перекладиной, при этом на торце цилиндрического барабана жестко закреплено первое кольцо, к которому жестко закреплено второе кольцо, внутренний диаметр которого больше внутреннего диаметра первого кольца, внутри второго кольца установлен диск, закрепленный съемными резьбовыми соединениями с центральными стойками, за диском установлено третье кольцо, закрепленное съемными резьбовыми соединениями с первым, через второе кольцо, в диске загрузочного торца выполнены отверстия: в его центральной части - отверстие с установленным в нем перфорированным трубопроводом, а в верхней части - загрузочное окно, а в диске разгрузочного торца выполнены отверстия: в центре - разгрузочное окно с размещенным в нем выгрузным устройством, а в верхней части - отверстие с установленным в нем патрубком, при этом лопатки для подачи готового компоста к разгрузочному окну жестко закреплены к внутренней поверхности цилиндрического барабана и расположены по радиусам цилиндрического барабана, длина лопаток равна длине части выгрузного устройства, находящейся внутри цилиндрического барабана и установленного в разгрузочном окне, в загрузочном окне установлен загрузочный транспортер, на наружной поверхности цилиндрического барабана жестко закреплены направляющие, а на валу привода вращения цилиндрического барабана жестко закреплена шестерня, взаимодействующая через цепную передачу с шестерней, жестко закрепленной по диаметру наружной поверхности цилиндрического барабана, на внутренней поверхности цилиндрического барабана по спирали закреплена полоса с параметрами $$E=\frac{\mathrm{0,275}\cdot Q}{D_{вн}\cdot n\cdot \rho \cdot \phi }$$,

где Е - отношение шага спирали к диаметру барабана,

Q - максимальная суточная производительность биоферментатора (т/сут),

D_вн - внутренний диаметр цилиндрического барабана (м),

n - количество полных оборотов цилиндрического барабана (об/сут),

ρ - насыпная плотность ферментируемого материала (т/м³),

ϕ - коэффициент заполнения цилиндрического барабана,

и высотой $$h=\left(\mathrm{0,01...0,25}\right)\cdot D_{вн}$$,

где h - высота полосы (м),

при этом направляющая выполнена в виде обечайки шириной не менее рабочей поверхности опорного катка, выполненного в виде колеса с односторонней ребордой, боковая поверхность колеса опорного катка взаимодействует с рабочей поверхностью обечайки, а реборда опорного катка взаимодействует с боковой поверхностью обечайки, при этом по наружной поверхности цилиндрического барабана жестко закреплено зубчатое колесо, а взаимодействующий с ним храповый механизм жестко закреплен на раме, при этом на центральных стройках выполнено по 2 соосных как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях отверстия с возможностью установки в них крепежных элементов.

Предложенное устройство позволяет ликвидировать опрокидывание и самопроизвольное вращение цилиндрического барабана при периодических технологических остановках. Взаимодействие опорного катка с обечайкой упрощает конструкцию и повышает ремонтопригодность оборудования. Повышение надежности работы устройства достигается за счет точности регулировки положения дисков и колец торцов биоферментатора при монтаже. Наличие спирали с предложенными параметрами позволяет улучшить перемешивание и равномерность распределения ферментируемого материала внутри цилиндрического барабана и повысить планомерность его перемещения с постоянной скоростью к разгрузочному окну, при этом создаются одинаковые условия для перерабатываемого материала, что приводит к повышению качества конечного субстрата за счет ликвидации «мертвых зон» и снижению «очаковости» ферментационных процессов.

На фиг. 1 схематично изображен биоферментатор для ускоренной биоконверсии органических отходов.

На фиг. 2 - вид сбоку на биоферментатор для ускоренной биоконверсии органических отходов.

На фиг. 3 - разрез А-А биоферментатора для ускоренной биоконверсии органических отходов.

На фиг. 4 схематично изображено крепление торца биоферментатора для ускоренной биоконверсии органических отходов.

На фиг. 5 схематично изображено узел крепления опорного катка к раме.

Биоферментатор для ускоренной биоконверсии органических отходов, содержаший цилиндрический барабан 1 с теплоизолирующим покрытием, снабженный системой аэрации компостируемой массы, выполненной в виде перфорированного трубопровода 2, и имеющий расположенные на его противоположных торцевых сторонах загрузочное 3 и разгрузочное 4 окна, лопатки 5 для подачи готового компоста к разгрузочному окну 4, равномерно расположенные по окружности, раму 6, привод вращения 7 цилиндрического барабана 1 и опорные катки 8, установленные на раме 6, выполненной П-образной с усилением жесткости по ее углам «косынками» 9. С торцевых сторон жестко закреплены четыре разновысокие стойки 10, 11, 12, 13, крайние 10, 13 из которых равны между собой и составляют 2:3 от высоты двух равновысотных центральных стоек 11, 12 с отверстиями 14, выполненными по центральной оси, жестко соединенных между собой перекладиной 15. Соседние разновысотные стойки 10, 11 и 12, 13 жестко соединены между собой наклонными перекладинами 16 и 17. На торце цилиндрического барабана 1 жестко закреплено первое кольцо 18, к которому жестко закреплено второе кольцо 19, внутренний диаметр которого больше внутреннего диаметра первого кольца 18. Внутри второго кольца 19 установлен диск 20, закрепленный съемными резьбовыми соединениями с центральными стойками 11, 12. За диском 20 установлено третье кольцо 21, закрепленное съемными резьбовыми соединениями с первым кольцом 18 через второе кольцо 19. В диске 20 загрузочного торца выполнены отверстия: в его центральной части - отверстие 22 с установленным в нем перфорированным трубопроводом 2, а в верхней части - загрузочное окно 3. В диске 23 разгрузочного торца выполнены отверстия: в центре - разгрузочное окно 4 с размещенным в нем выгрузным устройством 24, а в верхней части - отверстие 25 с установленным в нем патрубком 26. Лопатки 5 для подачи готового компоста к разгрузочному окну 4 жестко закреплены к внутренней поверхности цилиндрического барабана 1 и расположены по радиусам цилиндрического барабана 1. Длина лопаток 5 равна длине части выгрузного устройства 24, находящейся внутри цилиндрического барабана 1 и установленного в разгрузочном окне 4. В загрузочном окне 3 установлен загрузочный транспортер 27. На наружной поверхности цилиндрического барабана 1 жестко закреплены направляющие, выполненные в виде обечайки 28, шириной не менее рабочей поверхности опорного катка 8, выполненного в виде колеса с односторонней ребордой. Боковая поверхность колеса опорного катка 8 взаимодействует с рабочей поверхностью обечайки 28, а реборда опорного катка 8 взаимодействует с боковой поверхностью обечайки 28. На валу 29 привода вращения 7 цилиндрического барабана 1 жестко закреплена шестерня 30, взаимодействующая через цепную передачу 31 с шестерней 32, жестко закрепленной по диаметру наружной поверхности цилиндрического барабана 1. На внутренней поверхности цилиндрического барабана 1 по спирали закреплена полоса 33 параметрами $$E=\frac{\mathrm{0,275}\cdot Q}{D_{вн}\cdot n\cdot \rho \cdot \phi }$$,

где Е - отношение шага спирали к диаметру барабана,

Q - максимальная суточная производительность биоферментатора (т/сут),

D_вн - внутренний диаметр цилиндрического барабана (м),

n - количество полных оборотов цилиндрического барабана (об/сут),

ρ - насыпная плотность ферментируемого материала (т/м³),

ϕ - коэффициент заполнения цилиндрического барабана,

и высотой $$h=\left(\mathrm{0,01...0,25}\right)\cdot D_{вн}$$,

где h - высота полосы (м).

По наружной поверхности цилиндрического барабана 1 жестко закреплено зубчатое колесо 34, а взаимодействующий с ним храповый механизм 35 жестко закреплен на раме 6, при этом на центральных стройках 11,12 выполнено по 2 соосных как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях отверстия 14 с возможностью установки в них крепежных элементов.

В зависимости от насыпной плотности перерабатываемых отходов устанавливается высота полосы 33. При насыпной плотности, не превышающей 0,15 т/м³ высота полосы 33 составляет 0,01⋅D_вн. Если перерабатываемые отходы обладают насыпной плотностью более 2,2 т/м3, высота полосы 33 составляет 0,25⋅D_вн.

В зависимости от высоты полосы 33, перфорированный трубопровод 2 может разрывать полосу 33, находясь между витками спирали. Если же высота полосы 33, превышает верхнюю точку наружного диаметра перфорированного трубопровода 2, то он проходит через технологическое отверстие в ней, не разрывая ее.

Биоферментатор для ускоренной биоконверсии органических отходов может функционировать в двух технологических режимах: циклическом и поточном.

Оборудование работает следующим образом: подготовленные органические отходы при помощи загрузочного транспортера 27 через загрузочное окно 3 попадают внутрь цилиндрического барабана 1. Загрузка биоферментатора производится на 60-75% от его объема. Для равномерного распределения загружаемых отходов внутри биоферментатора, цилиндрический барабан 1 необходимо периодически проворачивать на опорных катках 8, взаимодействующих с обечайками 28, закрепленных на раме 6, при помощи привода вращения 7 посредством жестко закрепленной на валу 29 шестерни 30, взаимодействующей через цепную передачу 31 с шестерней 32, жестко закрепленной по диаметру наружной поверхности цилиндрического барабана 1. После загрузки подготовленных органических отходов внутрь цилиндрического барабана 1 до установленного значения, цилиндрический барабан приводится в движение при помощи привода вращения 7, шестерни 30, взаимодействующей через цепную передачу 31 с шестерней 32, одновременно с этим начинается регулируемая аэрация перерабатываемых отходов через перфорированный трубопровод 2, подсоединенный к напорному вентилятору (на фиг. не показан). Кольца 18; 19 и 21 начинают вращаться с цилиндрическим барабаном 1, при этом диски загрузочного торца 20 и разгрузочного торца 23 статичны, что позволяет, не прерывая процесс биоконверсии, загружать свежие органические отходы внутрь цилиндрического барабана 1 и выгружать из него готовый компост. В процессе вращения цилиндрического барабана 1 загружаемый материал равномерно распределяется, перемешивается и перемещается внутри цилиндрического барабана 1 при помощи полосы 33. Образованные в процессе биоконверсии газы удаляются из цилиндрического барабана 1 посредством отверстия 25 с установленным в нем патрубком 26. После достижения перерабатываемыми в цилиндрическом барабане 1 органическими отходами расчетных параметров, что определяется их температурой, контролируемой термодатчиком (на рис. не показан), и стабилизации процесса биоконверсии, определяемой анализом качества выгружаемых переработанных органических отходов, происходит включение выгрузного устройства 24, установленного в разгрузочном окне 4. Переработанные органические отходы посредством полосы 33 и лопаток 5 подаются к выгрузному устройству 24 за счет вращения цилиндрического барабана 1 на опорных катках 8 при помощи привода вращения 7, и начинается плановая отгрузка получаемого продукта. Зубчатое колесо 34 жестко закреплено по наружной поверхности цилиндрического барабана 1 и взаимодействует с храповым механизмом 35, жестко закрепленным на раме 6, предотвращает опрокидывание и самопроизвольное вращение цилиндрического барабана 1 при периодической технологической остановке цилиндрического барабана 1.

При цикличном способе переработки производится полная выгрузка готового продукта из цилиндрического барабана 1 посредством выгрузного устройства 24, после чего новая партия перерабатываемых органических отходов загружается в биоферментатор и цикл повторяется.

При поточном способе переработки производится частичная выгрузка готового продукта из цилиндрического барабана 1 посредством выгрузного устройства 24 с одновременной загрузкой перерабатываемых органических отходов при помощи загрузочного транспортера 27 через загрузочное окно 3.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для переработки органических отходов в компост. Биоферментатор для ускоренной биоконверсии органических отходов содержит цилиндрический барабан 1 с теплоизолирующим покрытием, снабженный системой аэрации компостируемой массы, выполненной в виде перфорированного трубопровода, и имеющий расположенные на его противоположных торцевых сторонах загрузочное и разгрузочное окна, а также лопатки для подачи готового компоста к разгрузочному окну, равномерно расположенные по окружности, раму 6, привод вращения цилиндрического барабана 1 и опорные катки 8, установленные на раме 6, выполненной П-образной с усилением жесткости по ее углам «косынками», а с торцевых сторон жестко закреплены четыре разновысокие стойки, крайние из которых равны между собой и составляют 2:3 от высоты двух равновысотных центральных стоек с отверстиями, выполненными по центральной оси, жестко соединенных между собой перекладиной, при этом соседние разновысотные стойки жестко соединены между собой наклонной перекладиной. На торце цилиндрического барабана 1 жестко закреплено первое кольцо, к которому жестко закреплено второе кольцо, внутренний диаметр которого больше внутреннего диаметра первого кольца. Внутри второго кольца установлен диск, закрепленный съемными резьбовыми соединениями с центральными стойками. За диском установлено третье кольцо, закрепленное съемными резьбовыми соединениями с первым, через второе кольцо. В диске загрузочного торца выполнены отверстия: в его центральной части – отверстие с установленным в нем перфорированным трубопроводом, а в верхней части – загрузочное окно, а в диске разгрузочного торца выполнены отверстия: в центре – разгрузочное окно с размещенным в нем выгрузным устройством, а в верхней части – отверстие с установленным в нем патрубком. Лопатки для подачи готового компоста к разгрузочному окну жестко закреплены к внутренней поверхности цилиндрического барабана 1 и расположены по радиусам цилиндрического барабана 1. Длина лопаток равна длине части выгрузного устройства, находящейся внутри цилиндрического барабана 1 и установленного в разгрузочном окне. В загрузочном окне установлен загрузочный транспортер. На наружной поверхности цилиндрического барабана 1 жестко закреплены направляющие, а на валу привода вращения цилиндрического барабана 1 жестко закреплена шестерня, взаимодействующая через цепную передачу с шестерней, жестко закрепленной по диаметру наружной поверхности цилиндрического барабана 1. На внутренней поверхности цилиндрического барабана 1 по спирали закреплена полоса с параметрами $$E=\frac{\mathrm{0,275}\cdot Q}{D_{вн}\cdot n\cdot \rho \cdot \varphi }$$, где Е – отношение шага спирали к диаметру барабана, Q – максимальная суточная производительность биоферментатора (т/сут), D_вн – внутренний диаметр цилиндрического барабана (м), n – количество полных оборотов цилиндрического барабана (об/сут), ρ – насыпная плотность ферментируемого материала (т/м³), ϕ – коэффициент заполнения цилиндрического барабана, и высотой $$h=\left(\mathrm{0,01...0,25}\right)\cdot D_{вн}$$, где h – высота полосы (м). Направляющие выполнены в виде обечайки 28 шириной не менее рабочей поверхности опорного катка 8, выполненного в виде колеса с односторонней ребордой. Боковая поверхность колеса опорного катка 8 взаимодействует с рабочей поверхностью обечайки 28, а реборда опорного катка 8 взаимодействует с боковой поверхностью обечайки 28. По наружной поверхности цилиндрического барабана 1 жестко закреплено зубчатое колесо, а взаимодействующий с ним храповый механизм жестко закреплен на раме. На центральных стойках выполнено по 2 соосных как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях отверстия с возможностью установки в них крепежных элементов. Изобретение обеспечивает повышение надежности работы устройства при увеличении номенклатуры перерабатываемых отходов и повышении качества готового субстрата. 5 ил.

Биоферментатор для ускоренной биоконверсии органических отходов, содержащий цилиндрический барабан с теплоизолирующим покрытием, снабженный системой аэрации компостируемой массы, выполненной в виде перфорированного трубопровода, и имеющий расположенные на его противоположных торцевых сторонах загрузочное и разгрузочное окна, а также лопатки для подачи готового компоста к разгрузочному окну, равномерно расположенные по окружности, раму, привод вращения цилиндрического барабана и опорные катки, установленные на раме, выполненной П-образной с усилением жесткости по ее углам «косынками», а с торцевых сторон жестко закреплены четыре разновысокие стойки, крайние из которых равны между собой и составляют 2:3 от высоты двух равновысотных центральных стоек с отверстиями, выполненными по центральной оси, жестко соединенных между собой перекладиной, при этом соседние разновысотные стойки жестко соединены между собой наклонной перекладиной, при этом на торце цилиндрического барабана жестко закреплено первое кольцо, к которому жестко закреплено второе кольцо, внутренний диаметр которого больше внутреннего диаметра первого кольца, внутри второго кольца установлен диск, закрепленный съемными резьбовыми соединениями с центральными стойками, за диском установлено третье кольцо, закрепленное съемными резьбовыми соединениями с первым, через второе кольцо, в диске загрузочного торца выполнены отверстия: в его центральной части – отверстие с установленным в нем перфорированным трубопроводом, а в верхней части – загрузочное окно, а в диске разгрузочного торца выполнены отверстия: в центре – разгрузочное окно с размещенным в нем выгрузным устройством, а в верхней части – отверстие с установленным в нем патрубком, при этом лопатки для подачи готового компоста к разгрузочному окну жестко закреплены к внутренней поверхности цилиндрического барабана и расположены по радиусам цилиндрического барабана, длина лопаток равна длине части выгрузного устройства, находящейся внутри цилиндрического барабана и установленного в разгрузочном окне, в загрузочном окне установлен загрузочный транспортер, на наружной поверхности цилиндрического барабана жестко закреплены направляющие, а на валу привода вращения цилиндрического барабана жестко закреплена шестерня, взаимодействующая через цепную передачу с шестерней, жестко закрепленной по диаметру наружной поверхности цилиндрического барабана, отличающийся тем, что на внутренней поверхности цилиндрического барабана по спирали закреплена полоса с параметрами $$E=\frac{\mathrm{0,275}\cdot Q}{D_{вн}\cdot n\cdot \rho \cdot \varphi }$$,

где Е – отношение шага спирали к диаметру барабана,

Q – максимальная суточная производительность биоферментатора (т/сут),

D_вн – внутренний диаметр цилиндрического барабана (м),

n – количество полных оборотов цилиндрического барабана (об/сут),

ρ – насыпная плотность ферментируемого материала (т/м³),

ϕ – коэффициент заполнения цилиндрического барабана,

и высотой $$h=\left(\mathrm{0,01...0,25}\right)\cdot D_{вн}$$,

где h – высота полосы (м),

при этом направляющие выполнены в виде обечайки шириной не менее рабочей поверхности опорного катка, выполненного в виде колеса с односторонней ребордой, боковая поверхность колеса опорного катка взаимодействует с рабочей поверхностью обечайки, а реборда опорного катка взаимодействует с боковой поверхностью обечайки, при этом по наружной поверхности цилиндрического барабана жестко закреплено зубчатое колесо, а взаимодействующий с ним храповый механизм жестко закреплен на раме, при этом на центральных стойках выполнено по 2 соосных как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях отверстия с возможностью установки в них крепежных элементов.