Метантенк Советский патент 1990 года по МПК C02F3/28 C02F11/04 C02F103/22 C02F103/32 

Изобретение относится к сооруже- .ниям для биохимической анаэробной обработки осадков и сточных вод, мо- , жет быть использовано в мясомолочной, пищевой и других отраслях промьшитен- ности, а также в коммунальном и сельском хозяйстве Для очистки сточных вод.

Цель изобретения - повышение эффективности работы метантенка за счет интенсификации перемешивания биомассы при одновременном снижении металлоемкости конструкции.

На фиг„ 1 ияображен метантенк, продольный разрез; нл фиг. 2 - разрез на фиг. 1; на фнг. 3 - разрез Б-Б

.11599320

4 - разрез Б-Б на

4

{на фиг. 2; на фиг

фиг, 2.

Метантенк состоит из цшгандрическо;го корпуса 1, верхняя часть которого выполнена из металла, а нижняя - из бетона и заглублена в грунт. Цвпивд- рической перегородкой 2, опирающейся |на выступы 3 днища 4 и имеющей газо- 1 непроницаемое соединение с крышкой 5, ,Q корпус разделен на две равновеликие . i,сообщающиеся между собой в нижней части камеры: внешнюю и внутреннюю Перегородка совмещена с теплообменным элеОрганические отходы подаются в ре актор через штуцер 13 до уровня пере ливного штуцера 14. Первоначально по верхность жидкости в обеих камерах . уравновешена (показано на фиг. 1 сплошной линией). Вьделение биогаза во внутренней л внешней камерах происходит непрерьгено при условии акти ности микробной биомассы, состоящей из метанообразующих и других бактерий, по всему объему метантенка. В ходе процесса крупные частицы органи ческого вещества осаждаются, а мелки

4 Ч v i m-ivwn - -

ментом 6, обеспечиваюш ш заданный тем-|5 вспльшают и образуют на поверхности

25

30

пературный режим ферментации; для входа и выхода- теплоносителя предназначены штуцеры 7 и 8 соответственно. Днище 4 метантенка оребренное, состоит из ряда впадин 9 - каналов пере- jO менного сечения, сужаю1Щ1хся от периферии к центру и ограниченных выступами 3. На днище 4 установлено барботажное устройство 10 для подачи биогаза на перемешивание содержимого внутренней камеры, состоящее из пучка перфорированных труб, соединенных кольцевым коллектором 11 со штуцером 12 подачи газа в метантенк. Крьш1ка 5 над внешней камерой метантенка имеет форму усеченного конуса, над внутренней камерой - форму перевернутого конуса. Такая конструкция крышки обусловлена необходимостью уменьшения объема газовой пйлости внутренней камеры для быстрого достижения определенной величины перепада давления в газовых полостях внутренней и внешней камер. Органические отходы подаются в реактор через впускной штуцер 13, а сброженная масса выгружается через специальный переливной штуцер 14с запорным устройством. Биогаз, образуюш 1й- ся в процессе аназробного сбраживания, вьшускается через штуцер 15 и идет в дд - газовую систему установки. Имеется быстродействующий клапан 16 для выравнивания давления в камерах, располо- . женный на внешнем трубопроводе, объединяющем обе камеры. Во внешней камере предусмотрено устройство 17 для коркоразрушения, во внутренней камере расположено устройство 18 для пенога- шения. Козьрек 19 служит от - попадания на крьш1ку метантенка атмосферных осадков

Метантенк работает шедующнм образом.

35

40

50

55

жидкой фазы плотную корку, в резуль тате чего интенсивность газовьщелен снижается, позтому необходимо период чески перемешивать содержимое метан тенка

Перемешивание осуществляется сле юнщм образом. Через штуцер 12 и кол цевой коллектор 11 под давлением подается биогаз через отверстия тру бок барботажного устройства 10 для содержимого внутренней камеры, В ре зультате барботажа содержимое камер принудительно насъщается биогазом. зырьки биогаза, поднимаясь, обеспеч вают перемешивание ферментной массы при этом в газовой полости внутренней камеры давление биогаза повышае ся по сравнению с газовой полостью в нижней камеры, что вызывает обрат ное движение жидкости по впадинам - каналам 9.из внутренней камеры во внешикж) камеру. Соответственно, уро вень жидкости во внутренней камере нижается, а во внешней камере повышается (на фиг. 1 показано пунктирной линией); происходит колебание сбраживаемого материала. Когда перепад давления достигнет определенно величины (обычно 13,3-66,5 кПа),бы родействующий клапан 16 открываетс давление сбрасьшается, вследствие чего поток ферментной массы из вне ней камеры устремляется во внутрен нюю камеру и позволяет быстро выра нять давление в камерах. Кинетичес знергия жидкого потока переходит в турбулентное перемешивание во внеш ней камере Дополнительная кинетическая знергия для вторичного пере шивания приходит в внешнюю камеру питающим потоком через штуцер 13. Комбинация зтих двух кинетических знергий в внешней камере обеспечив

4

Органические отходы подаются в реактор через штуцер 13 до уровня переливного штуцера 14. Первоначально поверхность жидкости в обеих камерах . уравновешена (показано на фиг. 1 сплошной линией). Вьделение биогаза во внутренней л внешней камерах происходит непрерьгено при условии активности микробной биомассы, состоящей из метанообразующих и других бактерий, по всему объему метантенка. В ходе процесса крупные частицы органического вещества осаждаются, а мелкие

5 вспльшают и образуют на поверхности

5

30

O , дд -

35

40

50

55

жидкой фазы плотную корку, в результате чего интенсивность газовьщеления снижается, позтому необходимо периодически перемешивать содержимое метантенка

Перемешивание осуществляется следу- юнщм образом. Через штуцер 12 и кольцевой коллектор 11 под давлением подается биогаз через отверстия трубок барботажного устройства 10 для содержимого внутренней камеры, В результате барботажа содержимое камеры принудительно насъщается биогазом. Пузырьки биогаза, поднимаясь, обеспечивают перемешивание ферментной массы, при этом в газовой полости внутренней камеры давление биогаза повышается по сравнению с газовой полостью в нижней камеры, что вызывает обратное движение жидкости по впадинам - каналам 9.из внутренней камеры во внешикж) камеру. Соответственно, уровень жидкости во внутренней камере понижается, а во внешней камере повышается (на фиг. 1 показано пунктирной линией); происходит колебание сбраживаемого материала. Когда перепад давления достигнет определенной величины (обычно 13,3-66,5 кПа),быстродействующий клапан 16 открывается, давление сбрасьшается, вследствие чего поток ферментной массы из внешней камеры устремляется во внутрен нюю камеру и позволяет быстро вырав- нять давление в камерах. Кинетическая знергия жидкого потока переходит в турбулентное перемешивание во внешней камере Дополнительная кинетическая знергия для вторичного перемешивания приходит в внешнюю камеру с питающим потоком через штуцер 13. Комбинация зтих двух кинетических знергий в внешней камере обеспечивает тщательное перемешивание органи-- ческих отходов и микробной биомассы.

Такие периодические встряхивания, сочетаюпще колебание сбраживаемого материала с барботажем, способствуют также выравниванию температуры по всей массе жидкости

В случае образования на поверхност жидкой фазы корки она разрушается в процессе колебаний, встречая на своем пути специальное, устройство 17, и пузырьки биогаза, освобоядаясь из жидкости, выходят в газовую полость внешней камеры При барботаже содержимого внутренней камеры на поверхности образуется пена, для предотвращения попадания ее в трубопроводы имеется устройство 18 для пеногашения. После выполнения операций коркоразрущения и перемешивания запорные устройства штуцеров 14 и t5 открываются и процесс продолжается при нейтральном рабочем положении уровня ферментной массыо

При стабилизации технологического режима анаэробного сбраживания био- газ, полученный реакторе, поступает через штуцер 15 в газовую систему установки

Использование устройства для бар- ботажа газа в виде пучка труб обеспечивает равномерное распределение бар- ботирующего газа в объеме камеры, тщательное перемешивание и однородность биомассы, предотвращает сегрегацию частиц и образование корки.

Выполнение днища в виде ряда каналов обеспечивает уменьшение площади днища и соответственно увеличение скорости движения жидкости в каналах по сравнению с плоским днищем реактора. Это повышает турбулизацию потока, увеличивает интенсивность массообмена одновременно потоком жидкости накопившийся на днище осадок крупных частиц органического вещества вовлекается в процесс ферментации, что способствует увеличению выхода биогаза.

Использование цилиндрической пере- ;городки в конструкции метантенка, применение барботажа газа для перемешивания реакционной массы интенсифицируют массообмен.

Выполнение днища оребренным с чередующимися впадинами и выступами,

Q 5 0

5

О

Q j

5

служащими опорами перегородки, позволяет максимально приблизить перегородку к днищу и создать в момент колебаний направленное движе1ше жидкости по впадинам - каналам переменного сечения, тем самым значительно увеличить скорость потока в придонной части без применения дополнительных механических устройств, отрицательно влияющих на микробную биомассу.

Интенсификация процесса перемешивания позволяет сократить время сбраживания с 12 до 8 сут в предлага- емьй метантенк, т.е. в 1,5 раза.

Замена вертикальной перегородки на цилиндрическую позволяет уменьшить ее в 23 раза и, следовательно, снизить металлоемкость конструк1щи.

Формула изобретения I

to Метантенк, содержащий цилиндрический корпус, разделенный вертикальной перегородкой на две камеры равных объемов, cboбщaюп иecя снизу, устройства для коркоразрушения и пеногашения, а также штуцеры ;и1я подачи сырья, отвода газа, вывода сброженного осадка, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения эффективности работы метантенка за счет интенсификации перемешивания биомассы при одновременном снижении металлоемкости конструкции, вертикальная перегородка выполнена и илиндрической с образованием внутренней и внешней камер, днище корпуса выполнено оребренным с че- редукщимися выступами и впадинами, а внутренняя камера снабжена барботаж- ным устройством.

2. Метантенк по п. 1, отличающийся тем, что впадины днища выполнены в виде каналов пере- менного сечения, сужаюп ихся от периферии к центру и ограниченных выступами, служащими опорами для цилиндрической перегородки. I

3, Метантенк по п. 1, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что барботажное устройство вьтолнено в виде кольцевого коллектора и пучка перфорированных труб, расположенных во впадинах днища.

Г

J

Изобретение относится к сооружениям для биохимической анаэробной обработки стоков и сточных вод и может быть использовано в мясомолочной, пищевой и других отраслях промышленности, а также в коммунальном и сельском хозяйстве для очистки сточных вод. Цель изобретения - повышение эффективности работы метантенка за счет интенсификации перемешивания биомассы при одновременном снижении металлоемкости. Вертикальная перегородка, разделяющая корпус, выполнена в виде цилиндрической обечайки, что позволяет вовлечь в процесс колебаний всю сбраживаемую массу, включая пристенные периферийные слои, тем самым исключить образование застойных зон и обеспечить равномерное перемешивание всего сырья. Кроме того, выполнение перегородки в виде цилиндра позволяет снизить нагрузку, оказываемую движущейся жидкостью на единицу поверхности, что дает возможность уменьшить толщину перегородки в 23 раза и снизить металлоемкость конструкции. Выполнение днища в виде ряда каналов обеспечивает уменьшение площади и соответственно увеличение скорости движения жидкости в каналах, турбулизацию потока, увеличение интенсивности массообмена. Одновременно потоком жидкости вымывается накопившийся на днище осадок крупных частиц органического вещества и вовлекается в процесс анаэробного сбраживания, что способствует повышению выхода биогаза. Использование устройства для барботажа обеспечивает равномерное распределение барботирующего газа в объеме камеры, тщательное перемешивание и однородность биомассы, предотвращает сегрегацию частиц и образование корки. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

Редактор Н„ Киштулинец

Составитель Л. Суханова

Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Пилипенко

Заказ 3117

Тираж 792

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

6-6

Подписное