Установка для анаэробной обработки отходов Советский патент 1990 года по МПК C02F11/04 C02F3/28 C02F103/20 

Изобретение относится к биотехнологии и может 5ыть использовано для обработки отходов, в частности для переработки навоза на животноводческих фермах и комплексах.

Цель изобретения - интенсификация процесса анаэробной обработки за счет сокращения времени технологической вьщержки, сокращения реакционного объема, повьпления выхода биогаза и удобрительной ценности обработанных отходов..

На чертеже изображена технологическая схема установки..

Установка содержит сборник 1 отходов с погружным насосом 2, соединенный через трубопровод 3 подачи отходов с ловушкой 4, снабженной трубопроводом 5 промывной воды, подогрева- тель 6 со змеевиковым теплообменником 7, соединенный входом с трубопроводом 8 фугата центрифуги 9 второй ступени, а выходом - с трубопроводом 10 рециркуляции фугата абсорбера II, снабженного патрубками ввода сжатого очищенного биогаза 1 2 и вывода кднцентрирован- ного биогаза 13 и трубопроводом 14 аммиачной воды, дополнительный подогреватель 15, установленный после подогревателя 6, с трубопроводом 16 нагретых отходов и со змеевиковым теп. дообменником 17, соединенным входом с трубопроводом 18 горячей воды, а выходом - с трубопроводом 1 9 охлажденной воды.

сд

00

to

Дополйительный подогреватель 1 5 че-. ррз трубопровод 16 нагретых отходов фединен с патрубком 20 ввода отходов ферментера 21, снабженного рубашкой 212, мешалкой 23, патрубками вьшода обходов 24 и биогаза 25, причем ру- 6 aiiiKa 22 ферментера 21 соединена с 1|рубопроводом 8 фугата центрифуги 9 второй ступени.

Ферментер 21 через патрубок 24 вы26

фдa. соединен с емкостью 1Я сбора отферментированной массы, центрифугой 27 первой ступени, емко- (;тью 28 для сбора фугата и насосом J5 29 первой ступени, а через трубопро- од 30 фугата первой ступени - с ре- ктором-гасителем 31 с емкостью 32 Для извести, снабженным патрубками йвода биог.аза 33 и вьюода очищаемого jQ иогаза 34 и трубопроводом 35 обезза- ратаетлного фугата, соединенным с ем- |состью 36 для обеззараженного фугата Ц центрифугой 9 второй ступени. Фер- Нентер 21 через патрубок 25 вьюода 25 .биогаза соединен с газгольдером 37, Который через компрессор 38 с трубопроводом 39 нагнетания соединен с йатруеЗком 33 ввода биогаза реактора- гасителя 31.30

Патрубок 34 вьшода очищенного биогаза через компрессор 40 очищенного биогаза и трубопровод 41 нагнетания очищенного биогаза соединен с патрубком 12 ввода сжатого очищенного биогаза абсорбера 11, который патрубком 13 концентрированного биогаза через трубопровод 42 концентрированного биогаза соединен с газгольдером 43 концентрированного биогаза.

Установка работает следующш. об- .

разом.

Исходное сырье, например навоз, смьшают таким количеством воды, которое обеспечивает содержание сухого вещества в жидком навозе 6-10%, и подают в сборник 1 отходов. Полученный субстрат погружным насосом 2 направляют по трубопроводу 3 подачи отходов через ловушку 4 в подогреватель 6, а затем в дополнительный подогреватель Г5. Ловушку периодически промывают очищенным фугатом и сток по трубопроводу 5 промьшной воды подают в сборник 1 отходов. Подогреватель 6 и до587021 .

трубопроводу 8 фугата фентрифуги 9 второй ступени с насосом подают горячий фугат после центрифуги 9 второй ступени с температурой 60 С, а в змеевик дополнительного подогревателя 17 по трубопроводу 18 горячей воды подают воду из теплоцентрали. Экономия биогаза на подогрев теплоносителя за счет использования вторичного тепла фугата в дополнительном подограва- теле 17 составляет 50 .

В подогревателе 6 осуществляют по10

35

SO

полнительный подогреватель 15 снабже ны мешалками (не показаны) и змееви- ковыми теплообменниками 7 и 17, причем в змеевик 7 подогревателя 6 по

55

догрев, а в дополнительном подогревателе 17 - выдерживание сырья при температуре метаногенез (55 С) в течение 8-10 ч. Подготовленньп таким об- разом субстрат по трубопроводу 16 нагретых отходов подают в ферментер 21, имеющий патрубки ввода отходов 20, вьгоода отходов 24 и биогаза 25. Ферментер снабжен мешалкой 23 и рубаи- кой 22 для обогрева аппарата и поддержания оптимальной температуры ферментации (55°С). В змеевики рубашки . 22 по трубопроводу 8 фугата второй ступени подают горячий фугат после центрифуги 9 второй ступени. За счет эффективной подготовки сырья в подогревателях 7 и 17 время сбражршания сырья в ферментере сокрадцается до 7-8 сут (против 20-50 сут по известному способу). При этом образз -ется м биогаза в, 1 ч с содержанием метана 60-70%, который поступает в газгольдер 37. Сброженную массу через патрубок 24 вьшода отходов подают в емкость для сбора отферментированной массы 26. Из емкости 26 биомассу определенными порциями периодически подают на. центрифугу 27 первой ступени для разделения 5 оттуда обезвоженный осадок (шлам)подают на автотранспорт для вывода, а фугат поступает з емкость 28 для сбора фугата и насосом 29 первой .ступени по трубопроводу 30 фугата первой ступени подается в реактор-гаситель 31 .

Реактор-гаситель предназначен для дополнительного обеззараживания фугата, а также очистки бногаза от диоксида углерода. Он предс тавляет собой колонньй аппарат, оснащенный крупнодырчатыми тарелками, и1- еюп;ий патрубок 33 ввода биогаза на очистку от СО-г. -, и патрубок 34 вывода очиш,енного бис- газа, а также т.рубопровод 35 обеззараженного фугатао Известь из емкости 32 с дозатором и фугат цервой ст 71ени

5 Q 5 0

35

SO

55

догрев, а в дополнительном подогревателе 17 - выдерживание сырья при температуре метаногенез (55 С) в течение 8-10 ч. Подготовленньп таким об- разом субстрат по трубопроводу 16 нагретых отходов подают в ферментер 21, имеющий патрубки ввода отходов 20, вьгоода отходов 24 и биогаза 25. Ферментер снабжен мешалкой 23 и рубаи- кой 22 для обогрева аппарата и поддержания оптимальной температуры ферментации (55°С). В змеевики рубашки . 22 по трубопроводу 8 фугата второй ступени подают горячий фугат после центрифуги 9 второй ступени. За счет эффективной подготовки сырья в подогревателях 7 и 17 время сбражршания сырья в ферментере сокрадцается до 7-8 сут (против 20-50 сут по известному способу). При этом образз -ется м биогаза в, 1 ч с содержанием метана 60-70%, который поступает в газгольдер 37. Сброженную массу через патрубок 24 вьшода отходов подают в емкость для сбора отферментированной массы 26. Из емкости 26 биомассу определенными порциями периодически подают на. центрифугу 27 первой ступени для разделения 5 оттуда обезвоженный осадок (шлам)подают на автотранспорт для вывода, а фугат поступает з емкость 28 для сбора фугата и насосом 29 первой .ступени по трубопроводу 30 фугата первой ступени подается в реактор-гаситель 31 .

Реактор-гаситель предназначен для дополнительного обеззараживания фугата, а также очистки бногаза от диоксида углерода. Он предс тавляет собой колонньй аппарат, оснащенный крупнодырчатыми тарелками, и1- еюп;ий патрубок 33 ввода биогаза на очистку от СО-г. -, и патрубок 34 вывода очиш,енного бис- газа, а также т.рубопровод 35 обеззараженного фугатао Известь из емкости 32 с дозатором и фугат цервой ст 71ени

15

20

подшст в аппарат 31 прямотоком в массовом соотношении известь: фугат 1-20:25, взаимодействие потоков с образованием гашеной: извести происходит на контактных элем ентах - дырчатых тарелках. При этом температура, смеси повышается до 65-75°С и патогенные микроорганизмы, сохранившие жизнеспособность при ферментации, нут. Таким образом достигается гарантированное обеззараживание фугата. Одновременно компрессором 38 из газгольдера 37 по трубопроводу ,39 нагнетания через патрубок 33 ввода биогаза подается биогаз, который поднимается противотоком к фугату. При взаимодействии этих потоков на контактных элементах происходит абсорбция диоксида углерода гашеной известью, концентрация метана в биогазе возрастает до 90%.

При обработке фугата гашеной известью в реакторе-гасителе 3 происходит быстрое осветление жидкости, исчезновение черного цвета и неприятного запаха, при этом в осадок вьша- дают легко фильтрующиеся гидроокиси, карбонаты, фосфаты, нитраты кальция и железа, песок. Обеззараженньй фугат выводится из нижней части реактора- i гасителя и по трубопроводу 25 обеззараженного фугата попадает в емкость 36, а затем направляется,на центрифугу 9 второй ступени, где определяется твердая фаза (шлам) с влажностью 40- 50%, а фугат по трубопроводу 8 фугата второй -ступени подают в змеевиковый теплообменник подогревателя 6. Отделенный на центрифуге,9 шлам содержит до 10 кг/т связанного азота, до 15 кг/т связанного фосфора (), до 3 кг/т связанного калия (в пересчете на К,0) ; 20 кг/т CaCOj , а также примеси железа,,песок и может быть использован как фосфорно-азотное удобрение, обладающее свойствами мелиоранта.

Биогаз из реактора-носителя 31 комкости, охлажденной в подогревателе до 25-30 С, с биогазом и хемосорбци аммиака, а также диоксида углерода газового потока. Обогащенный биогаз концентрацией метана 95% направляет по трубопроводу 42 концентрированно биогаза в газгольдер 43, откуда нап равляется потребителю.

Фугат, подаваемый в абсорбер II, циркулирует по трубопроводу 10 реци куляции фугата, замкнутому контуру д получения аммиачной воды, которая п риодически вьшодится из контура по трубопроводу 14 аммиачной воды и ис пользуется в качестве удобрения.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет сократить время технологической вьздержки в ферментере д 7-8 сут, повысить выход биогаза и удобрительную ценность обработанных отходов, а кроме того, происходит до очистка осветленных стоков.

25 Формула изобретения

Установка для анаэробной обработк отходов, содержащая сборник отходов, подогреватель со змеевиковым теплооб .менником,ферментер с патрубками ввода отходов ивьшода отходов и биогаза, рубашкой и перемешивающим устройством, газгольдер, емкость для извести, о т- личающаяся тем, что, с целью интенсификации процесса анаэробной обработки за счет сокращения времени технологической выдержки, сокращения реакционного объема, повы шения выхода биогаза, повьш1ения удоб рительной ценности обработанных отхо дов , она снабжена дополнительным подогревателем, установленньм после по догревателя и соединенным через трубопровод нагретых отходов с патрубком ввода отходов ферментера, реактором- гасителем с патрубками ввода биогаза и вывода очищенного биогаза и трубопроводом обеззараженного фугата, сое- д иненным с емкостью для извести, аб 30

35

40

45

прессором 40 очищенного биогаза по тру-50 сорбером, снабженным патрубками сжатбопроводу 41 нагнетания очищенного биогаза подается в тарельчатый абсорбер 11 для извлечения примесей аммиака. Абсорбер снабжен патрубками ввода сжатого очищенного биога за 12 и вьшода концентрированного биогаза 13, а также трубопроводом 10 рециркуляции фугата. На тарелках абсорбера происхо- дит взаимодействие осветленной жид-

того очищенного биогаза и вьшода концентрированного биогаза и трубопроводами аммиачной воды и рециркуляции фугата, центрифугами первой и второй 55 ступеней с трубопроводами фугата, причем центрифуга первой ступени через трубопровод фугата первой ступени соединена с реактором-гасителем, подогреватель со змеевиковым теплообмен5

д

кости, охлажденной в подогревателе 6 до 25-30 С, с биогазом и хемосорбция аммиака, а также диоксида углерода из газового потока. Обогащенный биогаз с концентрацией метана 95% направляется по трубопроводу 42 концентрированного биогаза в газгольдер 43, откуда направляется потребителю.

Фугат, подаваемый в абсорбер II, циркулирует по трубопроводу 10 рециркуляции фугата, замкнутому контуру до получения аммиачной воды, которая периодически вьшодится из контура по трубопроводу 14 аммиачной воды и используется в качестве удобрения.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет сократить время технологической вьздержки в ферментере до 7-8 сут, повысить выход биогаза и удобрительную ценность обработанных отходов, а кроме того, происходит до- очистка осветленных стоков.

25 Формула изобретения

Установка для анаэробной обработки отходов, содержащая сборник отходов, подогреватель со змеевиковым теплооб- менником,ферментер с патрубками ввода отходов ивьшода отходов и биогаза, рубашкой и перемешивающим устройством, газгольдер, емкость для извести, о т- личающаяся тем, что, с целью интенсификации процесса анаэробной обработки за счет сокращения времени технологической выдержки, сокращения реакционного объема, повышения выхода биогаза, повьш1ения удобрительной ценности обработанных отходов , она снабжена дополнительным подогревателем, установленньм после подогревателя и соединенным через трубопровод нагретых отходов с патрубком ввода отходов ферментера, реактором- гасителем с патрубками ввода биогаза и вывода очищенного биогаза и трубороводом обеззараженного фугата, сое- иненным с емкостью для извести, аб

сорбером, снабженным патрубками сжаттого очищенного биогаза и вьшода концентрированного биогаза и трубопроводами аммиачной воды и рециркуляции фугата, центрифугами первой и второй 55 ступеней с трубопроводами фугата, причем центрифуга первой ступени через трубопровод фугата первой ступени соединена с реактором-гасителем, подогреватель со змеевиковым теплообменн ом соединен входом с трубопроводом - -та центрифуги второй ступени, а газ угата центрифуги второй ступени, а вы-гольдер снабжен компрессором с трубо%дом - с тр опроводом рециркуляциипроводом нагнетания, через который он

JyraTa абсорбера, рубашка ферментера .соединен с патрубком ввода биогаза

1{акже соединена с трубопроводом фуга-реактора-гасителя. ,

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано для обработки отходов, в частности навоза на животноводческих фермах и комплексах. Цель изобретения - интенсификация процесса сбраживания за счет сокращения времени технологической выдержки, сокращения реакционного объема, повышения выхода биогаза и удобрительной ценности обработанных отходов. Установка содержит подогреватели отходов, ферментер нагретых отходов и снабжена центрифугами первой и второй ступеней, реактором-гасителем, абсорбером и газгольдерами для сбора биогаза, причем змеевик подогревателя и рубашка ферментера соединены с трубопроводом фугата центрифуги второй ступени, газгольдер биогаза из ферментера через компрессор и трубопровод нагнетания соединен с реактором-гасителем, связанный с емкостью для извести, а абсорбер соединен с трубопроводом рециркуляции фугата и снабжен трубопроводами аммиачной воды и концентрированного биогаза. 1 ил.

iBpl-эт iFfpf

-LJl J I jf

ifl KmatpfSvn