Способ обработки отходов Советский патент 1987 года по МПК C02F11/04 C02F103/20 

Изобретение относится к переработке отходов животноводства путем анаэробной ферментации и может быть использовано в сельскохозяйственном производстве при создании биоэнергетических установок, поз- воляющих перерабатывать отходы животноводческих комплексов в обеззараженные удобрения и биогаз.

Цель изобретения - сокращение времени обработки и повышение выхода биога- за при обработке отходов животноводческих ферм.

На чертеже изображе иа схема установки, реализующая предлагаемый способ.

Установка для получения биогаза из отходов животноводческих ферм содержит корпус 1, разделенный вертикальными перегородками 2 на секции 3, 4 и 5, в которых установлено обогревательное устройство 6. Секции 3 и 4 снабжены перемешивающими устройствами 7 и 8. В секции 5 установлен блок 9 длинноволокнистых щеток. В корпусе 1 установлены труба 10 отвода биогаза и выпускная труба 11 для вывода шлама. С корпусом 1 связана камера 12, соединенная с секцией 3 трубой 13. Камера 12 снабжена трубой 14 подачи животноводческих отходов, трубой 15 подачи горячих дымовых газов с насосом 16 и трубой 17 отвода отработанных газов, снабженной насосом 18. Труба 15 соединена с рядом трубок 19 небольщого диаметра. На трубе 17 установлен газоанализатор 20.

Способ осуществляют следующим образом.

Отходы .животноводческих ферм, например свиной навоз, по трубе 14 подают в камеру 12, где с помощью насоса 16 проду- вают горячими дымовыми газами, которые подают импульсами по трубе 15 через трубки 19, равномерно распределенные по всему объему камеры 12. Циклы подачи дымовых газов под давлением и отсоса отработанных газов чередуют. При этом происходит десорбция кислорода из навоза. Концентрацию кислорода в отработанных газах контролируют газоанализатором 20. Одновременно тепло дымовых газов передается навозу и происходит его нагрев до 54°С, что обеспечивает обеззараживание его от ряда патогенных микроорганизмов. Обработку отходов горячими дымовыми газами осуществляют до достижения концентрации кислорода в отходящих газах 0,1-0,5%. После этого отходы по трубе 13 подают в корпус 1, где ведут постадийную ферментацию субстрата при перемещении его в продольном направлении по секциям 3,4 и 5. В секциях 3 и 4 субстрат перемещивается. В этих секциях поддерживают оптимальный режим для разложения органической массы до жирных кислот: рН 6-7,2, температура 54±2°С. В секции 5 происходит конечная стадия метанового брожения, образование

5

5

Q

0

5 5

0

0

0

биогаза с помощью метанообразующих бактерий, которые растут очень медленно и накапливают мало биомассы. Установленный в секции 5 блок 9 длинноволокнистых щеток интенсифицирует концентрацию биомассы в ферментативной жидкости за счет адсорбирования метанообразующих бактерий на щетках 9. В этой стадии поддерживают оптимальный режим: рН 7,2-7,6, температура 54±1°С. Образующиеся метан отводят по трубе 10, а шлам периодически вытесняют из секций 5 по трубе 11 при заполнении секции 3 свежим субстратом.

Обработку ведут до достижения концентрации кислорода 0,1-0,5%.

При концентрации кислорода ниже 0,1% не достигается полного разложения органических отходов и, соответственно, выход биогаза недостаточен.

При концентрации кислорода выше 0,5% ингибируется сам процесс метанообра- зования, что также приводит к уменьшению выхода биогаза. Одновременно с сокращением цикла уменьшается выход-биогаза и значительно увеличиваются как перепад давлений импульса сжатия - разрежения, так и число импульсов. Это неоправданно усложняет оборудование, увеличивает энергоемкость, что делает процесс экономически невыгодным.

Отходы животноводства имеют большое число волокнистых включений, т.е. трубчатых структур, заполненных воздухом. Отрицательный перепад давлений (отсос) позволяет облегчить выход газа из субстрата, в частности, из этих структур. Положительный перепад давления (нагнетание) позволяет внедрить составляющие дымовых газов в субстрат. Возникающие колебания осмотических давлений способствуют и диффузии жидкой фазы в твердую фракцию, что также облегчает ассимиляцию микроорганизмов. Чередование перепадов давления вызывает разрушение пены и предотвращает флотацию твердой фракции.

При перепаде давлений ниже 0,2 ата перемешивание среды недостаточно, при перепаде, превыщающем 0,8 ата, наблюдается унос среды с отходящими газами.

Увеличение числа импульсов в 1 ч выше 20 экономически неоправданно, так как приводит к значительному повышению энергетических затрат при уменьшении выхода биогаза. Кроме того, увеличение количества импульсов приводит к ценообразованию.

Уменьшение количества импульсов ниже 5 недостаточно для удаления воздушных включений, что также уменьшает выход биогаза.

Пример. Процесс анаэробного сбраживания свиного навоза осуществляют в аппарате емкостью 0,25 м с рабочим объемо.м среды 0,152 м В камеру 12 загружают 0,03 м отходов. Периодическими отключениями насосов 16 и 18 подачи и отвода дымовых газов создают 12 импульсов перепада давлений сжатия - разрежения дымового газа над уровнем жидкости. Перепад давлений при этом составляет 0,5 ата. Концентрация кислорода в отработанных газах достигает 0,3% при среднем- расходе дымовых газов 10 м в сутки. Выход биогаза на 1 м среды составляет 4 .м в сутИспользование в предлагаемом способе предварительной обработки животноводческих отходов ды.мовыми газами путем подачи дымовых газов импульсами, чередуя циклы сжатия и отсоса, обеспечивает сокращение длительности цикла анаэробного брожения в 3 раза и увеличение выхода биогаза в 2,5 раза.

Формула изобретения

Способ обработки отходов, включающий последовательную трехстадийную анаэробки со средним содержанием метана 65%. Длительность полного цикла анаэробного сбраживания составляет 4 сут.

Данные, характеризующие зависимость выхода биогаза и длительность цикла анаэробного сбраживания от режима обработки отходов животноводческих ферм, сведены в таблицу.

ную ферментацию при перемещении субстрата в продольном направлении, перемешивание субстрата в гидролитической и ацетогенной стадиях и отделение образовавшегося биогаза, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени обработки и повыщения выхода биогаза при обработке отходов животноводческих ферм, отходы

предварительно обрабатывают дымовыми газами, чередуя циклы сжатия и отсоса при относительной разнице давлений 0,2-0,8 ата с частотой 5-20 импульсов в 1 ч, до достижения концентрации кислорода в отработанных газах 0,1-0,5%.

,Ю73

7 г

7.8

Изобретение относится к области переработки отходов животноводства путем анаэробной ферментации и может быть использовано в сельскохозяйственном производстве при создании биоэнергетических установок, позволяющих перерабатывать отходы животноводческих комплексов в обеззараженные удобрения и биогаз. Целью изобретения является сокраш.ение времени обработки и повышение выхода биогаза. Способ обработки отходов животноводческих ферм путем последовательной трехста- дийной ферментации при перемещении субстрата в продольном направлении, пере- мещивания субстрата в гидролитической и ацетогенной стадиях и отделения б«огаза включает предварительную обработку отходов дымовыми газами с одновременным контролем концентрации кислорода в отработанных газах до достижения кислорода в отработанных газах 0,1-0,5%, при этом обработку ведут чередуя циклы сжатия и отсоса при относительной разнице давлений сжатия и отсоса 0,2-0,8 ата с частотой 5-20 импульсов в 1 ч. 1 ил., 1 табл. « (Л со со