СИСТЕМА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА БИОГАЗА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЖИДКОЙ СМЕСИ ВОДЫ, ОЧИЩЕННОЙ ИЗ ЖИДКОСТИ ПОСЛЕ РАСЩЕПЛЕНИЯ, И СУХОГО ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА Российский патент 2025 года по МПК C02F11/04 B09B3/00 

[Область техники]

Настоящее изобретение относится к системе для производства биогаза с использованием жидкой смеси воды, очищенной из жидкости после расщепления, и сухого органического вещества, более конкретно, к системе с максимальным производством биогаза посредством смешивания сухого питательного вещества в заранее определённом соотношении с водой, очищенной из жидкости после расщепления, отобранной из резервуара для анаэробного сбраживания, который представляет собой предварительный процесс системы очистки сточных вод, а затем добавления полученной жидкой смеси в резервуар для сбраживания.

[Уровень техники]

В последнее время современное общество, характеризующееся массовым производством и массовым потреблением, вызывает серьезные проблемы загрязнения окружающей среды из-за большого количества отходов. Типичные проблемы загрязнения окружающей среды включают загрязнение почвы и воды из-за большого количества отходов и загрязнение воздуха из-за массового потребления энергии.

Соответственно, в последние годы в центре внимания оказался метод сушки органических отходов, таких как пищевые отходы, и использования их в качестве возобновляемого источника энергии. При сушке органических отходов таким способом с целью снижения содержания влаги можно получить превосходное твёрдое топливо с теплотой сгорания от 3000 до 4000 ккал/кг и более.

Оборудование для сушки органических отходов обычно включает сушилку прямого и непрямого метода сушки с использованием горячего воздуха и пара, сушилку с сушкой методом электромагнитных волн с использованием микроволн и тому подобное.

В процессе сушки отходов с использованием этого оборудования неизбежно образуется высокая концентрация сконденсированного газа, содержащего большое количество влаги и масла. Для обработки сконденсированного газа, полученного таким образом, на выпускной линии осушителя устанавливают конденсатор, и с помощью установленного таким образом конденсатора отделяют и удаляют высокую концентрацию конденсированных сточных вод, таких как масло, содержащееся в сконденсированном газе.

Обычно газ, выделяющийся в процессе сушки органических отходов, направляется в конденсатор и подвергается конденсационной переработке. Сконденсированный газ, образующийся после обработки конденсацией, сжигается в дезодорирующей печи сжигания, которая является последующей обработкой, а сконденсированные сточные воды высокой концентрации выводятся наружу или очищаются на собственной установке по очистке сточных вод.

Однако, поскольку значительное количество пищевых сточных вод с высокой концентрацией, образующихся в процессе предварительной очистки органических отходов, выводится наружу и подвергается обработке на внешних очистных сооружениях, это приводит к значительным затратам.

То есть пищевые сточные воды, сбрасываемые во время процесса предварительной обработки пищевых отходов, не только имеют высокую концентрацию, но также имеют большой объем сброса, что приводит к увеличению затрат на обработку таких объёмов.

Например, в настоящее время большое количество пищевых сточных вод, образующихся в процессе предварительной очистки органических отходов, таких как пищевые отходы, в основном подвергается обработке на внешней очистной установке после удаления содержания масла в трёхфазном сепараторе.

Поскольку эти пищевые сточные воды содержат высокие концентрации органических веществ (биохимическая потребность в кислороде (БПК), биохимическая потребность в кислороде (ХПК)), органических кислот и компонентов СС (твёрдые взвешенные вещества), концентрации TN (общее количество азота) и TD (общее количество растворённых веществ) очищенной воды высоки при аэробной (биологической) очистке очищенной воды, прошедшей анаэробную очистку. Таким образом, переработка пищевых сточных вод до допустимого стандарта сброса или ниже сопряжена с большими затратами и трудностями.

[Документы из уровня техники]

[Патентные документы]

(Патентный документ 1) Выложенная публикация патентной заявки Кореи № 10-2019-0050474

(Патентный документ 2) Выложенная публикация патентной заявки Кореи № 102019-0050477

(Патентный документ 3) Зарегистрированный патент Кореи № 10-1751502

(Патентный документ 4) Зарегистрированный патент Кореи № 10-1845457

[Краткое описание изобретения]

[Проблемы, решаемые изобретением]

Соответственно, учитывая изложенные обстоятельства, настоящее изобретение предназначено для производства большого количества биомассы для использования в качестве источника энергии, которая образуется при внесении в биомассу высококонцентрированного органического вещества в сочетании с сухим питательным веществом, получаемым в процессе сушки пищевых отходов в резервуаре для анаэробного сбраживания, с его последующим расщеплением и разложением в резервуаре для анаэробного сбраживания.

Следовательно, целью настоящего изобретения является внедрение нового типа системы, в которой отделяется вода, очищенная из жидкости после расщепления, отобранной из резервуара для анаэробного сбраживания, после расщепления и разложения высококонцентрированного органического вещества в сочетании с сухим питательным веществом в резервуаре для анаэробного сбраживания на твёрдую и жидкую фазы в отстойном резервуаре, а затем очищенная вода снова смешивается с сухим питательным веществом в заранее определённом соотношении и снова вводится в резервуар для сбраживания, и также вводится расщеплённый шлам и пульпа в сушильное оборудование, с получением таким образом системы для производства биогаза с использованием жидкой смеси воды, очищенной из жидкости после расщепления, и сухого питательного вещества что позволяет максимизировать производство биогаза (метана) для снижения затрат на электроэнергию, увеличить производство сухих веществ для снижения затрат на утилизацию отходов и увеличить скорость переработки ресурсов.

[Средства решения проблемы]

Для достижения указанной выше цели система для производства биогаза с использованием жидкой смеси воды, очищенной из жидкости после расщепления, и сухого питательного вещества, предоставляемая настоящим изобретением, имеет следующие характеристики.

Система для производства биогаза с использованием жидкой смеси воды, очищенной из жидкости после расщепления, и сухого питательного вещества содержит: резервуар для жидкой смеси, сконфигурированный для смешивания и содержания воды, очищенной из жидкости после расщепления, и сухого питательного вещества; резервуар для сбраживания, сконфигурированный для хранения и разложения полученной жидкой смеси воды, очищенной из жидкости после расщепления, и сухого питательного вещества, отобранного из указанного резервуара для жидкой смеси; отстойный резервуар, сконфигурированный для разделения жидкости после расщепления, отобранной из резервуара для сбраживания, на твёрдую и жидкую фазы, и направления затем воды, очищенной из жидкости после расщепления, в указанный резервуар для жидкой смеси и направления пульпы в резервуар для хранения; газгольдер, сконфигурированный для хранения метанового газа, отобранного из резервуара для сбраживания; резервуар для хранения, сконфигурированный для хранения расщеплённого шлама, отобранного из резервуара для сбраживания, и пульпы, отобранной из отстойного резервуара; печь для дезодорации, сконфигурированную для использования метанового газа, отобранного из газгольдера в качестве топлива; котел для выработки электроэнергии, сконфигурированный для использования метанового газа, отобранного из указанного газгольдера в качестве топлива; и сушилку, сконфигурированную для высушивания пищевых отходов, а также расщеплённого шлама и пульпы, отобранных из указанного резервуара для хранения.

Поэтому, указанная система для производства биогаза с использованием жидкой смеси воды, очищенной из жидкости после расщепления, и сухого питательного вещества характеризуется следующим: воду, очищенную из жидкости после расщепления, полученную путём разделения жидкости после расщепления, отобранной из указанного резервуара для сбраживания после разделения на твёрдую и жидкую фазы, и указанное сухое питательное вещество смешивают в заранее определённом соотношении в смесительном баке, затем указанную смесь вводят в указанный резервуар для сбраживания для переработки; метановый газ, полученный в указанном резервуаре для сбраживания, используют в качестве топлива для указанной печи для дезодорации и для указанного котла для выработки электроэнергии; а указанный расщеплённый шлам, отобранный из указанного резервуара для сбраживания, и указанную пульпу, отобранную из отстойного резервуар, вводят в указанную сушилку для высушивания.

Так, указанная система для производства биогаза с использованием жидкой смеси воды, очищенной из жидкости после расщепления, и сухого питательного вещества может включать: в качестве средства для охлаждения конденсированных сточных вод, отобранных из конденсатора для конденсирования, который сконфигурирован для конденсирования выхлопных газов, отобранных из сушилки, конденсатор для теплообмена, через который конденсированные сточные воды втекают и вытекают, при этом теплообмен между указанными конденсированными сточными водами и оборотной водой происходит внутри него; резервуар для оборотной воды, сконфигурированный для хранения указанной оборотной воды, подаваемой в указанный конденсатор для теплообмена; насос для оборотной воды, сконфигурированный для перекачивания указанной оборотной воды; и градирню для оборотной воды, сконфигурированную для охлаждения указанной оборотной воды, отобранной из указанного конденсатора для теплообмена, и последующего направления её в указанную резервуар для оборотной воды.

Указанная система для производства биогаза с использованием жидкой смеси воды, очищенной из жидкости после расщепления, и сухого питательного вещества может включать: конденсатор для конденсирования, сконфигурированный для конденсирования указанных выхлопных газов, отобранных из указанной сушилки; резервуар для конденсированных сточных вод, сконфигурированный для хранения указанных конденсированных сточных вод, отобранных из указанного конденсатора для конденсирования; установку очистки сточных вод, которая содержит резервуар для сбраживания, резервуар для аэрации, отстойный резервуар, и усовершенствованный резервуар для очистки в качестве средства для очистки указанных конденсированных сточных вод, полученных после конденсирования сточных вод, отобранных из резервуара для конденсированных сточных вод, охлаждённых ещё раз в конденсаторе для охлаждения; и резервуар для очищенной воды, сконфигурированный для хранения указанной очищенной воды, отобранной из указанной установки очистки сточных вод и и её последующей подачи в указанный конденсатор для конденсирования для использования в качестве оборотной водой, следовательно, конденсированные сточные воды, отобранные из указанного конденсатора для конденсирования, могут быть преобразованы в финальную очищенную воду посредством комплексного процесса очистки сточных вод, и полученная очищенная вода может быть повторно использована в качестве оборотной водой для конденсирования указанных выхлопных газов в указанном конденсаторе для конденсирования.

В дополнение, указанная система для производства биогаза с использованием жидкой смеси воды, очищенной из жидкости после расщепления, и сухого питательного вещества может включать: резервуар подачи воды, сконфигурированный для хранения конденсата пара, отобранного из указанной сушилки, и технической воды, подаваемой из водопровода; и линию подачи воды, соединяющей указанный резервуар подачи воды и печь для дезодорации; и насос для подачи воды, установленный на линии подачи воды, следовательно, указанный конденсата пара, отобранный из указанной сушилки, может быть использован в качестве источника воды для указанной печи для дезодорации.

В предпочтительном варианте осуществления, пар, образующийся в котле для выработки электроэнергии, может подаваться в указанную сушилку и использоваться для самостоятельного использования, такого как сушка пищевых отходов, расщеплённого шлама и пульпы, или для продажи третьей стороне.

[Выгодные технические результаты]

Указанная система для производства биогаза с использованием жидкой смеси воды, очищенной из жидкости после расщепления, и сухого питательного вещества, обеспечиваемая настоящим изобретением, обеспечивает следующие технические результаты.

Во-первых, путём применения новой системы переработки пищевых отходов, в которой жидкость после расщепления, отобранную из указанного резервуара для анаэробного сбраживания, которое является предварительным процессом системы очистки сточных вод, и сухое питательное вещество смешивают в заранее определённом соотношении, а затем вводят в указанный резервуар для сбраживания для получения метанового газа, который может быть использован в качестве топлива для указанной печи для дезодорации и топлива для котла для выработки электроэнергии, а также, расщеплённый шлам, отобранный из указанного резервуара для анаэробного сбраживания, и пульпу, отобранную из отстойного резервуара, вводят в указанную сушилку для высушивания, возможно снизить затраты на электроэнергию за счет максимального увеличения производства биогаза, и снизить расходы на вывоз отходов путём увеличения производства твёрдого топлива или компоста и относительного уменьшения количества отходов.

Во-вторых, путём повторного введения сухого питательного вещества, который является сырьем органического вещества, может легко и равномерно поддерживаться работа сушильного оборудования, например, запасы сырья в периоды затруднений консигнационной (продажной) обработки сырья могут быть сведены к минимуму и т.д.

В-третьих, путём повторного использования конденсированных сточных вод, отобранных из указанного конденсатора для конденсирования, в качестве технической воды в процессе комплексной очистки сточных вод, то есть, путём повторного использования конечной очищенная вода, возможно существенно снизить расходы на услуги водоснабжения, связанные с работой системы.

В-четвертых, расходы на вывоз отходов могут быть снижены ввиду переработки ресурсов, полученных в виде твёрдого топлива, и компостированию конечного высушенного материала, а производство высушенных органических отходов может быть увеличено, и самоочистка сухого материала и сточных вод, образующихся в процессе производственной деятельности, может быть увеличена, тем самым способствуя политике правительства по подавлению выбросов загрязняющих веществ (отходов) и политике обращения ресурсов за счет сокращения количества сбросов загрязняющих веществ за счет переработки.

[Краткое описание чертежей]

Фиг. 1 представляет собой диаграмму процесса, показывающую систему для производства биогаза с использованием жидкой смеси воды, очищенной из жидкости после расщепления, и сухого питательного вещества в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 представляет собой диаграмму процесса, показывающую рабочее состояние указанной системы для производства биогаза с использованием жидкой смеси воды, очищенной из жидкости после расщепления, и сухого питательного вещества в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[Способ осуществления изобретения]

Здесь и далее, настоящее изобретение будет подробно описано со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Фиг. 1 представляет собой диаграмму процесса, показывающую система для производства биогаза с использованием жидкой смеси воды, очищенной из жидкости после расщепления, и сухого питательного вещества в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Как показано на Фиг. 1, указанная система для производства биогаза с использованием жидкой смеси воды, очищенной из жидкости после расщепления, и сухого питательного вещества содержит резервуар для жидкой смеси 27 в качестве средства для смешивания и хранения воды, очищенной из жидкости после расщепления, и сухого питательного вещества.

Указанное сухое питательное вещество (органическое сухое вещество) и вода, очищенная из жидкости после расщепления, могут подаваться и храниться в указанном резервуаре для жидкой смеси 27, и, если необходимо, оборотная вода, полученная из резервуара для очищенной воды 23 из установки очистки сточных вод 22, может подаваться и храниться там же.

Такой резервуар для жидкой смеси 27 и резервуар для сбраживания 11 соединены линией 39 жидкой смеси, а указанный резервуар для жидкой смеси 27 и отстойный резервуар 37 соединены линией 40 для воды, очищенной из жидкости после расщепления, таким образом, что указанная вода, очищенная из жидкости после расщепления, может подаваться со стороны отстойного резервуара 37 к указанному резервуару для жидкой смеси 27, и может подаваться со стороны указанного резервуара для жидкой смеси 27 к указанному резервуару для сбраживания 11.

Соответственно, сухое питательное вещество и вода, очищенная из жидкости после расщепления, хранящиеся в указанном резервуаре для жидкой смеси 27, смешивают при перемешивании мешалкой 43, и полученная жидкая смесь, полученная после смешивания, может подаваться в указанный резервуар для сбраживания 11 по линии 39 жидкой смеси при работе насоса.

Здесь, указанные сухое питательное вещество и вода, очищенная из жидкости после расщепления, смешанные в указанном резервуара для жидкой смеси 27, могут быть смешаны в заранее определённом соотношении, например, при концентрации от около 10 до 20% в зависимости от уровня качества пищевых сточных вод.

То есть, желательно, чтобы уровень качества пищевых сточных вод сохранялся при концентрации от около 100,000 до 200,000 мг/л на основе управляемой концентрации (диапазона) органических веществ (сточных вод), вводящих в указанный резервуар для сбраживания 11, путём смешивания сухого питательного вещества и воды, очищенной из жидкости после расщепления, в подходящем соотношении.

В дополнение, указанная система для производства биогаза с использованием жидкой смеси воды, очищенной из жидкости после расщепления, и сухого питательного вещества содержит отстойный резервуар 37 в качестве средства для разделения жидкости после расщепления, отобранной из указанного резервуара для сбраживания 11, на твёрдую и жидкую фазы.

Такой отстойный резервуар 37 может быть соединён с резервуаром для сбраживания 11 посредством линии 41 для жидкости после расщепления так, чтобы получать жидкость после расщепления, и может быть соединён с указанным резервуаром для жидкой смеси 27 посредством линии 40 для воды, очищенной из жидкости после расщепления, так, чтобы подавать воду, очищенную из жидкости после расщепления, в указанный резервуар для жидкой смеси 27, и может быть соединён с резервуаром для хранения 13 посредством линии 42 для пульпы так, чтобы подавать пульпу в резервуар для хранения 13.

Соответственно, когда жидкость после расщепления (например, супернатант отделился вверх в указанном резервуаре для сбраживания), отобранную из указанного резервуара для сбраживания 11, подают в отстойный резервуар 37, разделение твёрдой и жидкой фаз на воду, очищенную из жидкости после расщепления, и пульпу может быть осуществлено внутри отстойного резервуара 37. В этом случае, супернатант, отделённый вверх, то есть, вода, очищенная из жидкости после расщепления, будет направляться в указанный резервуар для жидкой смеси 27 через линию 40 для воды, очищенной из жидкости после расщепления, а пульпа, осаждающаяся вниз, будет направляться в резервуар для хранения 13 через линию 42 для пульпы.

В дополнение, указанная система для производства биогаза с использованием жидкой смеси воды, очищенной из жидкости после расщепления, и сухого питательного вещества содержит резервуар для сбраживания 11, сконфигурированный для расщепления полученной жидкой смеси, отобранной из указанного резервуара для жидкой смеси 27.

Указанный резервуар для сбраживания 11 служит для расщепления полученной жидкой смеси, полученной из указанного резервуара для жидкой смеси 27, например, жидкой смеси сухого питательного вещества и воды, очищенной из жидкости после расщепления, или жидкой смеси сухого питательного вещества, воды, очищенной из жидкости после расщепления, и оборотной воды.

Такой резервуар для сбраживания 11 содержит входное отверстие для жидкой смеси, в которое полученная жидкая смесь втекает, выходное отверстие для метанового газа, из которого выходит метановый газ, и верхнее выходное отверстие для расщеплённой жидкости, из которого вытекает жидкость после расщепления, и нижнее выходное отверстие для расщеплённого шлама, из которого вытекает расщеплённый шлам.

В этом случае, входное отверстие для жидкой смеси резервуара для сбраживания 11 соединено с линией 39 полученной жидкой смеси, проходящей от указанного резервуара для жидкой смеси 27, выходное отверстие для метанового газа соединено с линией 28 для метанового газа, проходящей к газгольдеру 12, выходное отверстие для жидкости после расщепления соединено с линией 41 для жидкости после расщепления, проходящей к отстойному резервуару 37, а выходное отверстие для расщеплённого шлама соединено с резервуаром для хранения 13 посредством линии.

В дополнение, температура внутреннего пространства резервуара для сбраживания 11, где расщепляется полученная жидкая смесь, может поддерживаться при температуре от около 30 до 40°C.

Соответственно, когда полученная жидкая смесь втекает в указанный резервуар для сбраживания 11, полученная жидкая смесь в это время остается внутри резервуара для сбраживания 11 в течение заранее определённого периода времени, и метановый газ, образующийся в результате этого процесса хранения и расщепления, накапливается в верхней части внутри резервуара для сбраживания 11. Среди полученных жидких смесей, хранящихся внутри резервуара для сбраживания 11, жидкость после расщепления собирается в верхнем слое уровня воды, а расщеплённый шлам с большим весом собирается в нижнем слое, соответственно.

В конечном счете, метановый газ из резервуара для сбраживания 11 направляют в газгольдер 12 через линию 28 для метанового газа, а жидкость после расщепления и расщеплённый шлам направляют в отстойный резервуар 37 и резервуар для хранения 13 через соответствующие линии.

В дополнение, указанная система для производства биогаза с использованием жидкой смеси воды, очищенной из жидкости после расщепления, и сухого питательного вещества содержит газгольдер 12, сконфигурированный для хранения метанового газа, отобранного из указанного резервуара для сбраживания 11.

Газгольдер 12 служит для сбора метанового газа, перемещённого из резервуара для сбраживания 11, и направления его в каждое место снабжения.

Такой газгольдер 12 содержит входное отверстие для метанового газа, в которое метановый газ входит, и выходное отверстие для метанового газа, из которого указанный метановый газ выходит. В этом случае, указанное входное отверстие для метанового газа соединено с линией 28 для метанового газа, идущей от резервуара для сбраживания 11, а выходное отверстие для метанового газа соединено с двумя линиями 29a и 29b для подачи метанового газа, которые подключены соответственно к печи для дезодорации 14 и к котлу для выработки электроэнергии 15.

В дополнение, ручные или автоматические клапаны 30 соответственно установлены на линиях 29a и 29b для подачи метанового газа, и количество метанового газа, подающегося в печь для дезодорации 14 и в котел для выработки электроэнергии 15 может контролироваться путём открытия и закрытия каждого клапана 30, установленного на этом линии.

Соответственно, метановый газ, передающийся по линии 28 для метанового газа, храниться внутри газгольдера 12, и метановый газ, хранящийся таким образом, может подаваться в печь для дезодорации 14 и/или в котел для выработки электроэнергии 15 путём работы открытия и закрытия клапанов 30, для того, чтобы использоваться в качестве топлива, и т.д.

Здесь количество метанового газа, подаваемого из газгольдера 12 в печь для дезодорации 14 и в котел для выработки электроэнергии 15 предпочтительно составляет 50%, соответственно.

В дополнение, указанная система для производства биогаза с использованием жидкой смеси воды, очищенной из жидкости после расщепления, и сухого питательного вещества содержит резервуар для хранения 13, сконфигурированный для хранения расщеплённого шлама, отобранного из указанного резервуара для сбраживания 11, и пульпы, отобранной из отстойного резервуара 37.

Резервуар для хранения 13 служит для хранения пульпы, отобранной из отстойного резервуара 37, а также расщеплённого шлама, отобранного из указанного резервуара для сбраживания 11.

Такой резервуар для хранения 13 соединен с двумя линиями, идущими от резервуара для сбраживания 11 и отстойного резервуара 37, и одной линией, идущей к сушилке 16. В этом случае, на линии, идущей к сушилке 16, установлен насос.

Соответственно, расщеплённый шлам, отобранный из указанного резервуара для сбраживания 11, и пульпа, отобранная из отстойного резервуара 37, хранятся в резервуаре для хранения 13, и когда функционирует насос, расщеплённый шлам и пульпу в резервуаре для хранения 13 вводят в указанную сушилку 16 для высушивания.

В дополнение, указанная система для производства биогаза с использованием жидкой смеси воды, очищенной из жидкости после расщепления, и сухого питательного вещества содержит печь для дезодорации 14, сконфигурированную для использования метанового газа, отобранного из указанного газгольдера 12 в качестве топлива.

Печь для дезодорации 14 представляет собой камеру сгорания общего дезодорирования, применяемую в сушильном оборудовании для сжигания запахов, образующихся в процессе сушки, и соединённую с указанным конденсатором 17 для конденсирования посредством линии 31 для конденсированного газа. На линии конденсированного газа 31 установлен вентилятор.

В дополнение, линия 29a для подачи метанового газа, идущая от газгольдера 12, соединена с печью для дезодорации 14, и метановый газ, подаваемый через линию 29a для подачи метанового газа, соединённую таким образом, может быть использован в качестве вспомогательного топлива для указанной печи для дезодорации 14.

Соответственно, указанные выхлопные газы из сушилки 16 конденсируют на конденсаторе 17 для конденсирования, и указанные выхлопные газы (конденсированный газ), образующиеся в процессе конденсации, направляют в печь для дезодорации 14 через линию 31 для конденсированного газа для сжигания. Тем временем, метановый газ, подающийся из газгольдера 12, может быть направлен в печь для дезодорации 14, и может использоваться как источник тепла для сжигания запахов, то есть, как вспомогательное топливо.

В частности, печь для дезодорации 14 характеризуется использованием конденсата пара, отобранного из указанной сушилки 16 в качестве источника воды.

С этой целью, указанная система содержит резервуар подачи воды 24, сконфигурированный для хранения технической воды, подаваемой из водопровода, а также конденсата пара, отобранного из указанной сушилки 16, линию подачи воды 25, соединяющую указанный резервуар подачи воды 24 и печь для дезодорации 14, и насос 26 для подачи воды, установленный на линии подачи воды 25.

Соответственно, конденсат пара, отобранный из указанной сушилки 16, и техническая вода, подаваемая из водопровода, хранятся и смешиваются в резервуаре подачи воды 24, и указанная вода, смешанная таким образом, может быть направлена в печь для дезодорации 14 через линию подачи воды 25 при функционировании насоса 26 для подачи воды, и использована таким образом в качестве источника воды.

В дополнение, указанная система для производства биогаза с использованием жидкой смеси воды, очищенной из жидкости после расщепления, и сухого питательного вещества содержит котел для выработки электроэнергии 15, сконфигурированный для использования метанового газа, отобранного из указанного газгольдера 12 в качестве топлива.

Котел для выработки электроэнергии 15 соединен с линией 29b подачи метанового газа, идущей из газгольдера 12. Таким образом, котел для выработки электроэнергии 15 может функционировать с использованием метанового газа, подаваемого из газгольдера 12, в качестве топлива.

Часть пара, образующегося в котле для выработки электроэнергии 15, вводят в указанную сушилку 16 для использования в качестве источника тепла для сушки пищевых отходов и расщеплённого шлама (включая пульпу), или может продаваться в близлежащие места для использования или в Корейскую электроэнергетическую корпорацию (KEPCO), и т.д. В дополнение, пар, полученный в котле для выработки электроэнергии 15, работает в паровой турбине (не показана) для производства электроэнергии, и вся произведенная таким образом электроэнергия может быть продана KEPCO.

В дополнение, указанная система для производства биогаза с использованием жидкой смеси воды, очищенной из жидкости после расщепления, и сухого питательного вещества содержит сушилку 16, сконфигурированный для сушки пищевых отходов, а также расщеплённого шлама и пульпы, отобранных из указанного резервуара для хранения 13.

Традиционная сушилка 16, которые высушивает пищевые отходы в сушильном оборудовании, то есть, сушилка 16, которая сушит введённые пищевые отходы с помощью пара, может быть использована в качестве сушилки 16.

Сушилку 16 соединяют с печью для дезодорации 14 посредством линии 32 для получения пара. Соответственно, сушилка 16 может сушить пищевые отходы с использованием высокотемпературного пара, получаемого из печи для дезодорации 14 в качестве источника тепла.

Сухой материал, выгружаемый после сушки в этой сушилке 16, может быть использован в качестве твёрдого топлива, компоста и т. д., а конденсат пара, образующийся в процессе сушки в сушилке 16, может быть отправлен в резервуар подачи воды 24.

В дополнение, выхлопные газы, образующиеся в процессе сушки в сушилке 16, последовательно проходят через циклон 33 и ловушку 34. В этом процессе, посторонние вещества, масло и влага, содержащиеся в указанных выхлопных газах, отфильтровываются, и указанные выхлопные газы, проходящие через ловушку 34, могут быть направлены в конденсатор 17 для конденсирования.

Конденсатор 17 для конденсирования представляет собой конденсатор, сконфигурированный для конденсирования указанных выхлопных газов, отобранных из указанной сушилки 16, в основном указанные выхлопные газы, проходящие через циклон 33 и ловушку 34, служат для конденсации высокотемпературных выхлопных газов с использованием низкотемпературной оборотной воды. В этом случае, конденсатор, используемый в обычном сушильном оборудовании, может быть использован в качестве конденсатора 17 для конденсирования.

Такой конденсатор 17 для конденсирования содержит входное отверстие для выхлопных газов, в которое втекают указанные выхлопные газы, выходное отверстие для конденсированного газа, из которого выходит указанный конденсированный газ после конденсации, входное отверстие для оборотной водой и выходное отверстие для оборотной водой для втекания и вытекания оборотной воды, и дренаж для слива конденсированных сточных вод.

В дополнение, конденсатор 17 для конденсирования содержит градирню для оборотной воды 35b, резервуар для оборотной воды 36, и насос в качестве средства для получения оборотной воды.

Соответственно, когда функционирует указанный насос, оборотная вода из резервуара для оборотной воды 36 подаётся в указанный конденсатор 17 для конденсирования и подвергается теплообмену с указанными выхлопными газами внутри конденсатора 17 для конденсирования. Оборотную воду, которая осуществила теплообмен, охлаждают при прохождении через градирню для оборотной воды 35b, затем снова вводят в указанный резервуар для оборотной воды 36. Для процесса циркуляции этой оборотной воды, указанные выхлопные газы могут быть сконденсированы внутри конденсатора 17 для конденсирования.

В этом случае, оборотная вода, то есть, очищенная вода, полученная из установки очистки сточных вод 22, может быть использована в качестве оборотной водой для теплообмена в указанном конденсаторе 17 для конденсирования.

Далее, указанная система для производства биогаза с использованием жидкой смеси воды, очищенной из жидкости после расщепления, и сухого питательного вещества содержит конденсатор 10 для теплообмена в качестве средства для снижения температуры конденсированных сточных вод для направления в установку очистки сточных вод 22.

Конденсатор 10 для теплообмена служит для охлаждения высокотемпературных конденсированных сточных вод, имеющих температуру от около 65 до 75°С, отобранных из указанного конденсатора 17 для конденсирования, который сконфигурирован для конденсирования высокотемпературных конденсированных сточных вод, которые подвергаются процессу конденсации, например, указанных выхлопных газов из сушилки.

Для этой цели, указанная система содержит конденсатор 10 для теплообмена, через который конденсированные сточные воды втекают и вытекают, при этом теплообмен между указанными конденсированными сточными водами и оборотной водой происходит внутри него, и также содержит резервуар для оборотной воды 36a, сконфигурированный для хранения оборотной водой, подаваемой в указанный конденсатор 10 для теплообмена, насос для оборотной воды 38, сконфигурированный для перекачивания указанной оборотной воды, и градирню для оборотной воды 35a, сконфигурированную для охлаждения указанной оборотной водой, отобранной из указанного конденсатора 10 для теплообмена, и последующего направления её в указанный резервуар для оборотной воды 36a.

Такой конденсатор 10 для теплообмена содержит входное отверстие для оборотной воды , в которое втекает низкотемпературная оборотная вода, и выходное отверстие для оборотной воды, из которого вытекает указанная оборотная вода после теплообмена, а также входное отверстие для конденсированных сточных вод, в которое втекают высокотемпературные конденсированные сточные воды, и выходное отверстие для конденсированных сточных вод, из которого вытекают низкотемпературные конденсированные сточные воды после теплообмена. В этом случае, непрямой теплообмен между указанными оборотной водой и конденсированными сточными водами, протекающими через указанный конденсатор 10 для теплообмена, может происходить пока они не смешиваются друг с другом.

Здесь, внутренняя структура конденсатора 10 для теплообмена является такой же, как внутренняя структура обычного конденсатора, применяемого в сушильном оборудовании, поэтому не будет описываться подробно.

В дополнение, выходное отверстие для конденсированных сточных вод конденсатора 10 для теплообмена соединено с резервуаром для конденсированных сточных вод 18b посредством линии таким образом, что указанные конденсированные сточные воды, чья температура была понижена посредством конденсатора 10 для теплообмена, могут быть направлены в резервуар для конденсированных сточных вод 18b через указанную линию.

Соответственно, когда указанные низкотемпературная оборотная вода и высокотемпературные конденсированные сточные воды одновременно втекают в указанный конденсатор 10 для теплообмена, теплообмен между указанными оборотной водой и конденсированными сточными водами будет происходить внутри конденсатора 10 для теплообмена. В результате, конденсированные сточные воды с пониженной температурой могут быть направлены в резервуар для конденсированных сточных вод 18b установки очистки сточных вод 22 для комплексной очистки сточных вод по указанной линии, а оборотная вода с повышенной температурой может быть направлена в градирню для оборотной воды 35а для циркуляции.

Далее, указанная система для производства биогаза с использованием жидкой смеси воды, очищенной из жидкости после расщепления, и сухого питательного вещества содержит резервуар для конденсированных сточных вод 18b, линию 19 для конденсированных сточных вод, и насос 20 для конденсированных сточных вод в качестве средства для подачи конденсированных сточных вод в указанный конденсатор 10 для теплообмена.

Резервуар для конденсированных сточных вод 18b соединён с дренажом конденсатора 17 для конденсирования и служит для хранения высокотемпературных конденсированных сточных вод, отобранных из указанного конденсатора 17 для конденсирования.

Линия 19 для конденсированных сточных вод представляет собой линию, соединяющую указанный резервуар для конденсированных сточных вод 18b и конденсатор 10 для теплообмена. В этом случае, конденсированные сточные воды в резервуаре для конденсированных сточных вод 18b могут подаваться на конденсатор 10 для теплообмена через линию 19 для конденсированных сточных вод.

Насос 20 для конденсированных сточных вод установлен на линии 19 для конденсированных сточных вод и служит для перекачивания конденсированных сточных вод.

Соответственно, указанные высокотемпературные конденсированные сточные воды, отобранные из указанного конденсатора 17 для конденсирования, хранятся в резервуаре для конденсированных сточных вод 18b. Когда функционирует насос 20 для конденсированных сточных вод, конденсированные сточные воды из резервуара для конденсированных сточных вод 18b направляются в указанный конденсатор 10 для теплообмена через линию 19 для конденсированных сточных вод, и происходит теплообмен между указанными высокотемпературными конденсированными сточными водами, направленными этим путём, и низкотемпературной оборотной водой, подаваемой в указанный конденсатор 10 для теплообмена. Таким образом, конденсированные сточные воды охлаждаются до заданной температуры, например, до температуры, более низкой чем температура до того, как происходит теплообмен с оборотной водой, и затем направляются в резервуар для конденсированных сточных вод 18a установки очистки сточных вод 22.

В дополнение, указанная система для производства биогаза с использованием жидкой смеси воды, очищенной из жидкости после расщепления, и сухого питательного вещества содержит установку очистки сточных вод 22 и резервуар для конденсированных сточных вод 18a в качестве средства для комплексной обработки конденсированных сточных вод, отобранных из указанного конденсатора 10 для теплообмена, после завершения в нём теплообмена, и затем использования её в качестве технической воды в системе сушки.

Резервуар для конденсированных сточных вод 18a служит для хранения конденсированных сточных вод, отобранных из указанного конденсатора 10 для теплообмена, то есть, конденсированных сточных вод, чья температура были снижена посредством теплообмена.

Установка очистки сточных вод 22 служит для трансформации конденсированных сточных вод, полученных из резервуар для конденсированных сточных вод 18a, в техническую воду, которая может быть использована в системе сушки посредством комплексного процесса очистки сточных вод.

Такая установка очистки сточных вод 22 содержит резервуар для сбраживания 22a, резервуар для аэрации 22b, отстойный резервуар 22c, и усовершенствованный резервуар для очистки 22d, которые расположены последовательно сверху. В этом случае, предпочтительно, чтобы отстойный резервуар 22c содержал первичный отстойный резервуар и вторичный отстойный резервуар.

В дополнение, установка очистки сточных вод 22 содержит резервуар для очищенной воды 23, сконфигурированный для хранения очищенной воды, полученной из неё, и её последующей подачи в указанный конденсатор 17 для конденсирования в качестве оборотной воды.

Соответственно, конденсированные сточные воды, которые завершили теплообмен с оборотной водой в указанном конденсаторе 10 для теплообмена, последовательно проходят через резервуар для конденсированных сточных вод 18a → резервуар для сбраживания 22a → резервуар для аэрации 22b → отстойный резервуар 22c → усовершенствованный резервуар для очистки 22d, а затем хранятся в резервуаре для очищенной воды 23. Когда функционирует насос, очищенная вода из резервуара для очищенной воды 23 может быть направлена в указанный резервуар для оборотной воды 36, таким образом она может быть повторно использована в качестве оборотной воды для конденсирования указанных выхлопных газов в указанном конденсаторе 17 для конденсирования.

Фиг. 2 представляет собой диаграмму процесса, показывающий рабочее состояние системы для производства биогаза с использованием жидкой смеси воды, очищенной из жидкости после расщепления, и сухого питательного вещества в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Как показано на Фиг. 2, воду, очищенную из жидкости после расщепления, и сухое питательное вещество добавляют и смешивают в указанном резервуаре для жидкой смеси 27, и смешанная таким образом жидкость направляется в резервуар для сбраживания 11.

Полученная жидкая смесь содержится в резервуаре для сбраживания 11, то есть, в резервуаре для метанового брожения поддерживается средняя температура, и метановый газ, образовавшийся в ходе этого процесса, накапливается в газгольдере 12, а затем подаётся в печь для дезодорации 14 в качестве вспомогательного топлива, снижая тем самым затраты на топливо. Пар, образовавшийся в печи для дезодорации 14, подают в сушилку 16, и используют для сушки расщеплённого шлам, пульпы, пищевых отходов, и т.п.

Жидкости после расщепления, обрабатываемые в течение заданного времени пребывания в резервуаре для сбраживания 11, направляют в отстойный резервуар 37 и разделяют на твёрдую и жидкую фазы. Затем, воду, очищенную из жидкости после расщепления, в это время снова вводят в указанный резервуар для жидкой смеси 27, а расщеплённый шлам из резервуара для сбраживания 11 и пульпу из отстойного резервуара 37 вводят в указанную сушилку 16 для высушивания.

Указанные выхлопные газы, образующиеся в процессе сушки в сушилке 16, пропускают через 33 и ловушку 34, а затем отделяют и отбирают из указанного конденсатора 17 для конденсирования. Оставшийся газ, содержащий запахи, направляется в печь дезодорации 14 для сжигания вместе с воздухом.

Наконец, сухой материал, отобранный из указанной сушилки 16, перерабатывается посредством таких процессов, как отверждение в твёрдое топливо и компостирование.

Температуру высокотемпературных конденсированных сточных вод, полученных в ходе процесса конденсации в указанном конденсаторе 17 для конденсирования, понижают посредством теплообмена с оборотной водой, и указанные конденсированные сточные воды, чья температура была понижена, подают в установку очистки сточных вод 22 и окончательно очищают посредством комплексного процесса очистки сточных вод. Очищенную воду, полученную таким образом, используют в качестве оборотной водой для конденсатора 17 для конденсирования.

Таким образом, расщеплённый шлам, образовавшийся в резервуаре для сбраживания, и пульпу, образовавшуюся в отстойном резервуаре, вводят в указанную сушилку для высушивания. Таким образом, окончательно выгруженное сырьё может быть продано в виде твёрдого топлива или компоста, снижая расходы на вывоз отходов и максимально повышая производство биогаза (метана). Следовательно, стоимость может быть снижена за счёт производства и реализации произведённой электроэнергии за счёт работы котла по выработке электрической и паровой энергии, а расходы на вывоз отходов могут быть снижены за счёт уменьшения количества образующихся отходов за счёт высушивания шлама и пульпы. В результате, возможно защитить окружающую среду Земли путём минимизации выбросов загрязняющих веществ и внести свой вклад в политику правительства по сокращению выбросов загрязняющих веществ.

Как описано выше, в настоящем изобретении, путём предоставления системы нового типа, в которой жидкость после расщепления, отобранная из резервуара для анаэробного сбраживания, разделяется, что является предварительным процессом указанной системы очистки сточных вод, на твёрдую и жидкую фазы в отстойном резервуаре, а затем вода, очищенная из жидкости после расщепления, смешивается с сухим сырьём в заранее определённом соотношении и снова вводится в резервуар для сбраживания, а также расщеплённый шлам и пульпа вводится в сушильное оборудование, возможно максимально увеличить производство биогаза (метанового газа), снизить затраты на электроэнергию, повысить производства сухих веществ, снизить расходы на вывоз отходов, и увеличить скорость переработки ресурсов.

[Описание ссылочных обозначений]

10: Конденсатор для теплообмена

11: Резервуар для сбраживания

12: Газгольдер

13: Резервуар для хранения

14: Печь для дезодорации

15: Котел для выработки электроэнергии

16: Сушилка

17: Конденсатор для конденсирования

18a, 18b: Резервуар для конденсированных сточных вод

19: Линия конденсированных сточных вод

20: Насос для конденсированных сточных вод

22: Установка очистки сточных вод

23: Резервуар для очищенной воды

24: Резервуар подачи воды

25: Линия подачи воды

26: Насос для подачи воды

27: Резервуар для жидкой смеси

28: Линия для метанового газа

29a, 29b: Линия подачи метанового газа

30: Клапан

31: Линия для конденсированного газа

32: Линия для пара

33: Циклон

34: Ловушка

35a, 35b: Градирня для оборотной воды

36a, 36b: Резервуар для оборотной воды

37: Отстойный резервуар

38: Насос для оборотной воды

39: Линия для жидкой смеси

40: Линия для воды, очищенной из жидкости после расщепления,

41: Линия для жидкости после расщепления

42: Линия для пульпы

43: Мешалка.

Группа изобретений относится к производству биогаза с использованием жидкой смеси воды, очищенной из жидкости после расщепления, и сухого органического вещества. Система содержит резервуар для жидкой смеси 27 для смешивания и содержания воды, очищенной из жидкости после расщепления, и органического сухого вещества, резервуар для сбраживания 11 смеси, отобранной из указанного резервуара для жидкой смеси 27. Система содержит отстойный резервуар 37 для разделения жидкости после сбраживания на твёрдую и жидкую фазы, и последующего направления воды в резервуар для жидкой смеси 27, а пульпы - в резервуар для хранения 13. Система содержит газгольдер 12 для хранения метанового газа, отобранного из указанного резервуара для сбраживания 11, и резервуар для хранения 13 расщеплённого шлама и пульпы. Печь для дезодорации 14 сконфигурирована для использования метанового газа, отобранного из газгольдера 12 в качестве топлива. Котел для выработки электроэнергии 15 сконфигурирован для использования метанового газа из газгольдера 12 в качестве топлива. Сушилка 16 сконфигурирована для высушивания пищевых отходов, а также указанного расщеплённого шлама и пульпы, отобранных из резервуара для хранения 13. Технический результат: повышение производства, увеличение производства сухого вещества и скорости переработки ресурсов. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система для производства биогаза с использованием жидкой смеси воды, очищенной из жидкости после расщепления, и органического сухого вещества, содержащая:

резервуар для жидкой смеси 27, сконфигурированный для смешивания и содержания воды, очищенной из жидкости после расщепления, и органического сухого вещества;

резервуар для сбраживания 11, сконфигурированный для расщепления полученной жидкой смеси воды, очищенной из жидкости после расщепления, и органического сухого вещества, отобранной из указанного резервуара для жидкой смеси 27;

отстойный резервуар 37, сконфигурированный для разделения жидкости после расщепления, отобранной из резервуара для сбраживания 11, на твёрдую и жидкую фазы, и последующего направления воды, очищенной из жидкости после расщепления, в резервуар для жидкой смеси 27, а пульпы - в резервуар для хранения 13;

газгольдер 12, сконфигурированный для хранения метанового газа, отобранного из указанного резервуара для сбраживания 11;

резервуар для хранения 13, сконфигурированный для хранения расщеплённого шлама, отобранного из указанного резервуара для сбраживания 11, и пульпы, отобранной из отстойного резервуара 37;

печь для дезодорации 14, сконфигурированную для использования метанового газа, отобранного из газгольдера 12 в качестве топлива;

котел для выработки электроэнергии 15, сконфигурированный для использования метанового газа, отобранного из газгольдера 12 в качестве топлива; и

сушилку 16, сконфигурированную для высушивания пищевых отходов, а также указанного расщеплённого шлама и пульпы, отобранных из резервуара для хранения 13.

2. Система по п. 1, содержащая средство для охлаждения конденсированных сточных вод, отобранных из конденсатора 17 для конденсирования выхлопных газов, отобранных из указанной сушилки 16, которое содержит: конденсатор 10 для теплообмена, через который втекают и вытекают конденсированные сточные воды, при этом теплообмен между указанными конденсированными сточными водами и оборотной водой происходит внутри него; резервуар для оборотной воды 36a, сконфигурированный для хранения оборотной воды, подаваемой в указанный конденсатор 10 для теплообмена; насос для оборотной воды 38, сконфигурированный для перекачивания указанной оборотной воды; и градирню для оборотной воды 35a, сконфигурированную для охлаждения указанной оборотной водой, отобранной из указанного конденсатора 10 для теплообмена и последующего направления её в резервуар для оборотной воды 36a.

3. Система по п. 1 или 2, содержащая: резервуар для конденсированных сточных вод 18b, сконфигурированный для хранения конденсированных сточных вод, отобранных из конденсатора 17 для конденсирования, который сконфигурирован для конденсирования выхлопных газов, отобранных из сушилки 16; установку очистки сточных вод 22, которая содержит резервуар для сбраживания 22a, резервуар для аэрации 22b, отстойный резервуар 22c, и резервуар для очистки 22d в качестве средства для очистки конденсированных сточных вод, отобранных из резервуара для конденсированных сточных вод 18b; и резервуар для очищенной воды 23, сконфигурированный для хранения очищенной воды, отобранной из установки очистки сточных вод 22, и её последующей подачи в конденсатор 17 для конденсирования в качестве оборотной воды, при этом указанные конденсированные сточные воды, отобранные из конденсатора 17 для конденсирования, превращаются в очищенную воду с помощью комплексной установки очистки сточных вод 22, а полученная очищенная вода повторно используется в качестве оборотной воды для конденсирования указанных выхлопных газов в указанном конденсаторе для конденсирования.

4. Система по п. 1, содержащая: резервуар для подачи воды 24, сконфигурированный для хранения конденсата пара, отобранного из сушилки 16, и технической воды, подаваемой из водопровода; линию подачи воды 25, соединяющую резервуар для подачи воды 24 и печь для дезодорации 14; насос для подачи воды 26, установленный на линии подачи воды 25, при этом конденсат пара, отобранный из указанной сушилки, используют в качестве источника воды для указанной печи для дезодорации.

5. Способ производства биогаза с использованием системы по любому из пп. 1-4, в котором воду, очищенную из жидкости после расщепления, полученную путём разделения жидкости после расщепления, отобранной из резервуара для сбраживания 11, на твёрдую и жидкую фазы, и органическое сухое вещество смешивают в заранее определённом соотношении в резервуаре для жидкой смеси 27; затем указанную смесь выдерживают и расщепляют в резервуаре для сбраживания 11; метановый газ, полученный в указанном резервуаре для сбраживания 11, используют в качестве топлива в печи для дезодорации 14 и в котле для выработки электроэнергии 15; а расщеплённый шлам, отобранный из указанного резервуара для сбраживания 11, и пульпу, отобранную из отстойного резервуара 37, вводят в сушилку для высушивания 16.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что пар, образующийся в котле для выработки электроэнергии 15, вводят в сушилку 16 для самостоятельного использования, например для сушки отходов, загрязнённого шлама и пульпы, или для продажи сторонней организации.