Метантенк Советский патент 1991 года по МПК C02F11/04 C12P5/00 

1

(21)4628962/26

(22)30.12.88

(46) 23.04.91 . Бюл. (с 15

(71)Институт микробиологии АН АрмССР

(72)Г.К.Карагезян

(53)628.385(088.8)

(56)Патент Швейцарии N 648594, кл. С 12 Р 5/00, 1Q85.

(54)МКТАКТЕНК

(57)Изобретение относится к технике метанового брожения, применяемого для обезвреживания и утилизации отходов животноводства. Цель - интенсификация бродильного процесса в ме- тантенках, использующих иммобилизованные микроорганизмы в стационарном (неподвижном) состоянии, без использования внешней энергии, путем перемешивания только на дне метантенка, -

где возможно оседание твердых частиц 1 и нарушение равномерного контакта I субстрата с микроорганизмами, предотвращения образования корки на поверх- сбраживаемого субстрата. Конструкция метантенка предполагает ис- иользова«ие газового колокола высотой 500-600 мм минимального объема, движущегося под действием силы давления, выделявшегося биогаза вверх и под собственной массой вниз. С помощью винта и храповой муфты поступательное движение колокола преобразуется во вращательное для вала, к которому прикреплены лопатки и ворошитель, перемешивающие осадок только в заданных зонах - на дне корпуса и на поверхности субстрата, не нарушая стационарного слоя иммобилизованных микроорганизмов. 1 ил.

Изобретение относится к технике метанового брожения, в частности к перемешивающим устройствам метантен- ков, применяющихся в животноводстве для утилизации и обезвреживания о тходов.

Цепь изобретения - интенсификация процесса брожения, сокращение энергозатрат и повышение надежности в эксплуатации.

На чертеже изображен метантенк, продольный разрез.

Метантенк содержит корпус 1, размещенный в его верхней части колокол 2 с гидрозатвором 3 и центральную затворную трубу 4. Самоперемеши- вающее устройство в метантенке включает вал 5 мешалки, планку 6 с отверстиями, винт 7 с прямоугольной ленточной резьбой, стержень 8, рычаг 9 поворотного механизма, кран 10 для выхода газа, храповую муфту 11.

Вал 5 мешалки, снабженный наклонными лопатками 12, закрепленными в нижней части метантенка, и грабле- образный ворошитель 13, расположенный на уровне поверхности сбраживаемого субстрата, находятся по оси метантенка. Вал опирается в подпятник и упор 14 Верхняя часть вала соединена с храповой муфтой 11, допускающей поворот только в одну сторону, которая в верхней части соединена с винтом 7. Верхняя часть вин

та заключена в упор 14, обеспечивающий центровку. Винт 7 проходит через планку 6 с винтовым отверстием, закрепленным на стойках с наружной стороны колокола.

Узел выпуска газа из-под колокола в автоматическом режиме состоит из крана 10S рычага 9 поворотного механизма и стержня 8, прикрепленного к колоколу, Причем в конструкции метантенка колокол выполняется минимального объема с высотой 500- 600 мм Уменьшение объема колокола до возможного минимума при возможно большей его высоте в конечном итоге дает наиболее эффективное перемешивание и интенсификацию бродильного процесса в метантенке«

Метантенк работает следующим обра зом

Колокол 2 под давлением биогаза, выделяющегося в метантенке в результате биодеградации органических веществ сбраживаемого субстрата микроорганизмами, всплывает и поднимается по гидрозатвору 3 на 500-600 мм. Центральная труба 4, опущенная, в субстрат и предназначенная для прохода вала 59 обеспечивает аналогично гидрзатвору 3 герметизацию метантенка. Планка 6 с винтовым отверстием, прикрепленная к колоколу, также поднимается и заставляет вращаться винт 7 вхолостую. По достижении колоколом заданного верхнего положения стержень 8 поворачивает рычаг 9 механизма и открывает кран 10 выхода биогаз Давление газа падает, и колокол под собственным весом опускается. Винт 7 вращается в обратном направлении и вращает храповую муфту 1I, которая вращает вал 5 на 10-12 оборотов. Лопатки 12 вала обеспечивают перемешивание субстрата только на дне метантенка s в зоне возможного образования осадка и поступления свежего субстратав Вороиитель 13, прикрепленный к валу при помощи перфорированного цилиндра, предотвращает образование корки на поверхности. В крайнем нижнем положении колокола стер- кень 8 поворачивает рычаг 9 механизм обратно и закрывает кран 10 выхода газао Начинается накопление газа под колокЧэлом и цикл повторяется. Упоры 14, прикрепленные к корпусу метантенка, обеспечивают центров

5

ку и ограничение осевого движения вала 5 и винта 7.

Пример 7. На метантенке объемом 100 м , имеющем диаметр 3,2 м, установлен колокол диаметром 2,0 м. Площадь колокола 3,14 м. Давление газа под колоколом задано 300 мм вод.ст. или 0,03 кгс/смг, Подъемная сила давления 942 кг. Колокол весит 800 кг. Сопротивление основных и вспомогательных узлов, обеспечивающих работу и безопасность работы устройства, как направляющие ролики и стойки, масса труб и тлангов, действие холостого хода винта и храповой муфты, трения и другие составляют 80-100 кг. Разница между подъемной силой и массой компенсирована балластным грузом. Вертикальный ход колокола 500 мм, описуемый объём 1,8 м . Выход биога- эа из 1 кг органических веществ достигает 0,6 м. В сутки перерабатывается 1040 кг органических веществ и метантенк дает 624 м 3 газа в сутки или 26 м /ч. Колокол совершает 14 циклов подъема и опускания в 1 ч, Промежуток между циклами 4,3 мин. Шаг винта 50 мм, за один ход колокол делает 10 оборотов. Время спускания колокола 8-12 сек. Скорость вращения вала во время спуска колокола в среднем 60 об/мин. Размах лопаток 2,0 м, ширина 40 мм, наклон к горизонтали 20 . Высота перемешиваемой зоны субстрата не более 0,6 м, Выше этой зоны субстрат с массой иммобилизованных микроорганизмов находится в относительно стационарном, динамически равновесном состоянии. Свежий субстрат поступает на дно метантенка, равномерно распределяется и проходит вверх через слой иммобилизованных микроорганизмов и уходит, Ворошитель состоит из двух планок размахом 1,8 м и вертикальными пальцами, доходящими до поверхности субстрата, надежно предотвращает образование корки.

Основные удельные показатели метантенка на отходах животноводства (на 1 м метантенка):-нагрузка 10,4 кг/м сут органических веществ; выход биогаза 6,2 м /м «сут.

Использование энергии давления выделяющегося биогаза для перемешивания позволяет экономить 720 квт« ч энергии на 1 м метантенка, делает

метантенк независимым от внешнего энергоснабжения и надежным в эксплуатации. Применение зонного перемешивания увеличивает интенсивность 4 с бродильного процесса на 20-30%,

Формула изобретения

Метантенк, содержащий корпус, расположенный в его верхней части ко- JQ локол с лопатками, узлы подачи исходной массы и выпуска готового продукта, кран для выпуска биогаза, о т W

5

Јgi&fnpom

3477

с

JQ 6

личающийся тем, что, с целью интенсификации процесса брожения, сокращения энергозатрат и повышения надежности в эксплуатации, он снабжен вертикальным валом с винтом и храповой муфтой, взаимодействующими г колоколом, а также ворошителем корки, соединенным с верхней частью вала, при этом кран для выпуска биогаэа снабжен рычажным поворотным механизмом, а лопатки прикреплены к нижней части вала.

W