БИОГАЗОВАЯ УСТАНОВКА С ПОЛИМЕРНЫМ ЭЛАСТИЧНЫМ РЕАКТОРОМ Российский патент 2024 года по МПК C02F11/04 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно анаэробной переработке органических отходов сельского хозяйства с получением энергии в качестве биогаза и высокочественного биоудобрения.

Одной из проблем анаэробной переработки органических отходов в биогаз и биоудобрения является высокая коррозионная агрессивность среды по отношению к материалу, из которого изготовлен реактор и поддержание нужной температуры для сбраживания.

Известен способ анаэробного сбраживания разжиженных органических отходов и устройство для его осуществления для сбраживания различных органических отходов с получением из них биогаза и обеззараженных от вредной микрофлоры удобрений, который содержит емкость с коническими днищем и куполом закрепленной на куполе, не доходящей до дна резервуара концентрической перегородкой, разделяющей резервуар на внешнюю и внутреннюю камеры сбраживания, патрубки подвода разжиженных и измельченных органических отходов во внешнюю камеру, отвода сброженной массы из внутренней камеры, патрубки отвода биогаза из внешней и внутренней камер, а также разделительный элемент в виде усеченного конуса [1].

Недостатком данного устройства является то, что поступающие во внешнюю камеру в составе разжиженных и измельченных органических отходов оседающие плотные и трудносбраживаемые органические вещества, опускаясь без их распада активным симбиозом расщепляющих микроорганизмов с образованием жирных кислот в кислой среде первой фазы сбраживания по поверхности конусного разделительного элемента, оседают на днище внутренней камеры, образуя тем самым несбраживаемый в щелочной среде внутренней камеры иловый осадок органических веществ, который вынуждены затем удалять из матантенка в составе сброженной массы на иловые площадки очистных сооружений для последующего их разложения.

Известна установка, которая состоит из герметичного резервуара с куполом и днищем, внутри которого расположена камера сбраживания, патрубки и элементы технологических коммуникаций [2].

Недостаток указанного технического решения заключается в отсутствии защиты материала резервуара от коррозионного воздействия органического осадка сточных вод или навоза. Это приводит к нарушению герметичности резервуара из-за образующихся трещин и свищей.

Наиболее близким к заявленной биогазовой установке с полимерным эластичным реактором, выбранного в качестве прототипа, является мобильная биогазовая установка для переработки отходов животноводства [3].

Мобильная биогазовая установка состоит из цилиндрического жесткого реактора, который имеет двойной корпус, выполняющая роль термоса. В термос можно подавать горячий пар или воздух, и тем самым поддерживается необходимый температурный режим перерабатываемых отходов. Достоинством установки является то, что она работает в различных режимах, включая мезофильный и термофильный, более того, ее работа полностью автоматизирована, тем самым обеспечивается непрерывный контроль процесса получения биогаза и удобрений.

Недостатком технического решения, выбранного в качестве прототипа, является то, что конструкция реактора не оснащена защитой от разрушительного воздействия агрессивной среды органического осадка навоза или сточных вод. Это приводит к образованию в реакторе коррозии, а в дальнейшем и трещин. Другим недостатком является сложность конструкции для больших реакторов, которые выполняют роль термоса и приводят к удорожанию конструкции.

Технический результат изобретения - повышение химической и коррозионной защиты с предотвращением разрушения реактора, и образования в нем щелей с поддержанием нужной температуры для сбраживания органических отходов.

Указанный технический результат биогазовой установки с полимерным эластичным реактором для переработки органических отходов сельского хозяйства достигается тем, что в ней заменен внутренний корпус на полимерный эластичный реактор, изготовленный из гибкого мягкого материала, устойчивого к химическому и коррозионному воздействию органических отходов, выполненный как одно целое, закрепленный с наружным корпусом между собой в верхней части с крепежными элементами, при этом выполненным с загрузочными-выгрузочными отверстиями навоза и удобрения, и отверстиями для выкачки получаемого биогаза, присоединенные к нему герметичными швами по контуру.

Технический результат достигается тем, что применение полимерного эластичного реактора создает термос, так как в него загружается перерабатываемый материал меньше объемом, чем объем наружного жесткого реактора, тем самым обеспечивает поддержание температуры внутри реактора.

Заявляемая биогазовая установка с полимерным эластичным реактором поясняется чертежом:

Фиг. - Общий вид установки.

Биогазовая установка с полимерным эластичным реактором включает в себя загрузочного - выгрузочного патрубка 1, полимерного эластичного реактора 2, термометра 3, отверстия для подачи горячего воздуха 4, термоса 5, манометра 6, клапана сброса избыточного давления 7, герметичного вертикального цилиндрического жесткого реактора 8, установленную на раме 18, гидрозатвора 9, патрубка для отвода биогаза 10, конденсатоотвода 11, устройство для очистки биогаза 12, компрессора 13, газгольдера 14, газового счетчика 15, регулятора давления 16, крана для слива собранного конденсата 17, крана для подачи биогаза к потребителю 19, болтов 20, и крепежных элементов 21, крышка наружного реактора 22.

Биогазовая установка с полимерным эластичным реактором работает следующим образом:

Перед началом переработки органических отходов сельского хозяйства подготавливается субстрат (отходы сельского хозяйства, помет, навоз, солома и другие органические отходы) и через загрузочный - выгрузочный патрубок 1 подается в полимерный эластичный реактор 2, где происходит естественное метановое брожение исходного субстрата с образованием биогаза и высококачественного органического биоудобрения. Полимерный эластичный реактор закреплен с крепежными элементами 21 в верхней части на жесткий цилиндрический реактор 8 и его легко заменить за счет удобного доступа через крышки 22 наружного реактора, который закрыт герметично при помощи болтов 20. Биогазовая установка с полимерным эластичным реактором работает от электрической сети 220 В. Сбраживание можно произвести в психофильном (3-25 °C), мезофильном (25-40 °C) и термофильном (45-60 °C) температурном режимах. Температура в реакторе определяется с помощью термометра 3 и поддерживается в требуемых пределах при помощью подачи горячого воздуха через отверстие 4 в воздушную прослойку (термос) 5. Давление поданного поздуха в термосе определяется по манометру 6, а избыточное давление сбрасывается через клапан 7. Термос создается за счет размещения полимерного эластичного реактора 2 внутри жесткого вертикального цилиндрического реактора 8, установленный на раме 18. В биогазовой установке одновременно происходит перемешивание субстрата внутри полимерного эластичного реактора за счет подачи воздуха в термос под давлением. Накопление биогаза сначала проводится в эластичном реакторе 2. Образующийся биогаз транспортируется из эластичного реактора через гидрозатвор 9 по патрубку 10, и конденсатоотвод 11 поступает в устройство для очистки биогаза 12, где очищается от вредных примесей, далее по патрубку на компрессор 13. Компрессор нагнетает биогаз в газгольдер 14, где он накапливается. Количество образуемого биогаза фиксирует газовый счетчик 15. На газгольдере имеется регулятор давления 16 для обеспечения безопасной работы. Кондансатоотвод имеет кран 17 для слива собранного конденсата. Процесс образования биогаза в реакторе прослеживается по движению пузырьков газа в гидрозатворе. Вода в гидрозатворе препятствует обратному проникновению газа в эластичный реактор. Переработанный субстрат выгружается через через загрузочный - выгрузочный патрубок 1.

Список использованной литературы

1. Патент № 2073401 C1 Российская Федерация, МПК C02F 11/04, A01C 3/00, C02F 3/00. Способ анаэробного сбраживания разжиженных органических отходов и устройство для его осуществления: № 92009236/15: заявл. 01.12.1992: опубл. 20.02.1997 / Т.Я. Андрюхин.

2. Патент № 2462509 C1 Российская Федерация, МПК C12M 1/00, A01C 3/00, C02F 11/04. Метантенк : № 2011129524/10 : заявл. 15.07.2011: опубл. 27.09.2012 / В.Ю. Соколов, С.А. Наумов, А.В. Садчиков [и др.]; заявитель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет".

3. Мобильная биогазовая установка для переработки отходов животноводства / Ю.Ф. Лачуга, Ю.Х. Шогенов, Б.Г. Зиганшин [и др.] // Вестник аграрной науки. - 2023. - № 3(102). - С. 18-26.

Изобретение относится к анаэробной переработке органических отходов сельского хозяйства и позволяет повторно использовать отходы сельскохозяйственного производства для получения органических биоудобрений и биогаза. Биогазовая установка для переработки органических отходов содержит цилиндрический реактор, который имеет двойной корпус, выполняющий роль термоса, в который подают горячий воздух, обеспечивая непрерывный контроль процесса получения биогаза и удобрений, патрубки для подачи и удаления перерабатываемого субстрата и отвода биогаза, конденсатоотвод, газовый счетчик, компрессор, регулятор давления. Внутренний корпус реактора выполнен из полимерного эластичного материала, за счет которого создается термос внутри жесткого корпуса реактора, обеспечивая создание защитного слоя и снижение потерь температуры сбраживаемого субстрата. Внутренний полимерный эластичный корпус реактора закреплен крепежными элементами в верхней части на жесткий цилиндрический корпус реактора, причем внутренний корпус выполнен с загрузочными-выгрузочными отверстиями навоза и удобрения и отверстиями для выкачки получаемого биогаза. Технический результат: повышение химической и коррозионной защиты с предотвращением разрушения реактора и образования в нем щелей с поддержанием нужной температуры для сбраживания органических отходов. 1 ил.

Биогазовая установка для переработки органических отходов, содержащая цилиндрический реактор, который имеет двойной корпус, выполняющий роль термоса, в который подают горячий воздух, обеспечивая непрерывный контроль процесса получения биогаза и удобрений, патрубки для подачи и удаления перерабатываемого субстрата и отвода биогаза, конденсатоотвод, газовый счетчик, компрессор, регулятор давления, отличающаяся тем, что внутренний корпус реактора выполнен из полимерного эластичного материала, за счет которого создается термос внутри жесткого корпуса реактора, обеспечивая создание защитного слоя и снижение потерь температуры сбраживаемого субстрата, при этом внутренний полимерный эластичный корпус реактора закреплен крепежными элементами в верхней части на жесткий цилиндрический корпус реактора, причем внутренний корпус выполнен с загрузочными-выгрузочными отверстиями навоза и удобрения и отверстиями для выкачки получаемого биогаза.