Установка для анаэробной обработки биомассы Советский патент 1991 года по МПК C02F3/28 C02F11/04 

Изобретение относится к анаэробной обработке биомассы.

Цель изобретения - повышение степени распада биомассы за счет улучшения условий протекания процесса ферментации. На фиг. 1 изображена предлагаемая установка в процессе перетекания биомассы из нижней камеры в верхнюю, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, в процессе перетекания биомассы из верхней камеры в нижнюю, продольный разрез; на фиг. 3 - мешалка, продольный разрез; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 4.

Установка для анаэробной биомассы содержит корпус 1, разделенный конусной перегородкой 2 на нижнюю и верхнюю камеры 3 и 4. сообщающиеся через напорный трубопровод 5, на котором установлена механическая мешалка 6. Установка включает трубопровод 7 для загрузки биомассы, газопровод 8 с распылителями 9, газопровод 10. выгрузное окно 11, трубопровод для выгрузки обработанной биомассы с гидрозатвором 12, выгрузную емкость 13 с тупиковым отводом 14, реле давления 15, соединительный кабель 16. электроприводные вентили 17 и 18 и. ограничители 19 для мешалки 6.

О

о о ю

ON

В установке величина площади поперечного сечения D верхней камеры реактора превосходит величину площади поперечного сечения d нижней камеры, а их значения выбираются, исходя из соотношения . Пределы соотношения выбраны, исходя из следующих условий:

нижний предел - исходя из условия , имеет , следовательно, нижний предел больше 1;

верхний предел - исходя из условия ограничения материалоемкости реактора принимает верхний предел соотношения D/d равным 5, следовательно .

При одинаковом значении высоты столба жидкости ее объем в верхней камере будет больше объема в нижней камере, а за счет этого при сохранении объема перете кающей биомассы из нижней камеры в верхнюю уменьшается общая высота водяного столба, которую необходимо преодолеть до начала выгрузки обработанной биомассы из верхней камеры, вследствие чего D нижней камере снижается давление, что оказывает благотворное влияние на симбиоз микроорганизмов, принимающих участие в разложении органического вещества биомассы и образовании биогаза.

Установка работает следующим образом,

Через загрузочный трубопровод 7 (см. фиг. 1) в нижнюю рабочую камеру 3 подается порция свежей биомассы. В исходном состоянии уровень зеркала конверсируемой биомассы находится выше механической мешалки 6, но ниже окна для отвода газа газопровода 8 с распылителями 9. Электроприводные вентили 17 и 18 заперты,

По мере выделения биогаза в нижней рабочей камере 3 увеличивается давление, под действием которого биомасса начинает перетекать в верхнюю камеру 4 по напорному трубопроводу 5. По мере продвижения биомассы по напорному трубопроводу из нижней камеры в верхнюю увеличивается высота водяного столба, давление которого необходимо преодолеть. Вследствие этого для вытеснения единицы объема биомассы номере прохождения процесса необходим постоянный прирост давления, создаваемого выделяющимся биогазом в нижней рабочей камере 3.

По достижении биомассой верхней камеры, в силу ее большего размера в поперечном сечении, степень нарастания давления в нижней камере снижается при неизменных скорости и объеме перетекающей биомассы из нижней камерь в верхнюю. Снижение скорости нарастания давления в нижней камере достигается различием объемов верхней и нижней камер при одинаковой их высоте, при этом сохраняется заданный объем вытесняемой из нижней камеры биомассы, что способствует снижению общей высоты водяного столба, которую необходимо преодолеть До начала выгрузки обработанной биомассы из верх0 ней камеры, вследствие чего снижается вер- хний предел давления, создаваемого выделяющимся бмогазомв нижней камере, Снижение давления, создаваемого в нижней рабочей камере, в совокупности с дру5 гими условиями положительно влияет на процесс ферментации.

По мере перетекания из нижней рабочей камеры в верхнюю биомасса проходит между наклонными лопастями мешалки 6 и,

0 оказывая воздействие на наклонные поверхности лопастей, приводит ее во вращение, чем достигается дополнительное перемешивание биомассы и разрушение плавающей корки.

5В верхней камере 4 продолжается процесс ферментации, а выделяющийся при этом биогаз свободно удаляется по газопроводу 10, не создавая в камере избыточного давления.

0Когда уровень конверсируемой биомассы в верхней камере, повышаясь, достигает уровня выгрузного окна 11, начинается ее перетекание по выг рузному трубопроводу с гидрозатвором 12 в выгрузную емкость 13,

5 при заполнении которой в ее тупиковом отводе 14 увеличивается давление. В результате срабатывает реле давления 15, которое по соединительному кабелю 16 подает электрический сигнал на электроприводные вен0 тили 17 и 18, открывая их. В результате этого скопившийся в нижней рабочей камере 3 биогаз удаляется по газопроводу 8 и направляется з верхнюю камеру, где, выходя под давлением через распылители 9, допол5 нительно перемешивает ее содержимое. Одновременно начинается вытекание обработанной биомассы из выгрузной емкости 13, а в нижней рабочей камере 3 происходит резкое падение давления, что влечет за со0 бой перетекание биомассы из верхней камеры в нижнюю под напором столба жидкости, перемешивая ее содержимое. Зеркало конверсируемой биомассы в нижней камере (см. фиг. 2), поднимаясь, вновь проходит

5 между наклонными лопастями механической мешалки 6, приводя ее во вращение, но уже в обратном направлении, при этом вновь разрушается плавающая корка и происходит дополнительное перемешивание биомассы.

. После вытекания обработанной биомассы из выгрузной емкости 13 реле давления 15 отключается и прекращает подачу электрического сигнала через соединительный кабель 16 к электроприводным венти- лям 17 и 18 и тем самым запирает их.

После этого рабочий цикл повторяется заново.

Установка работоспособна при всех возможных вариантах соотношения площа- дей- поперечного сечения верхней и нижней камер, определяемых условием 1 D/d 5. Но при приближении этого соотношения к верхнему пределу данного условия происходит снижение общей высоты водяного столба.

Обозначив высоту водяного столба через Н имеем при , при D 5d:D/d 2.

Принимая во внимание обратно-про- порциональную зависимость величины Н от соотношения D/d, получим .

Следовательно, процесс ферментации будет протекать более эффективно при смещении величины соотношения D/d к верх- нему пределу, но при этом возрастает материалоемкость устройства, которую также необходимо учитывать при выборе его рабочих параметров.

Формула изобретения

1. Установка для анаэробной обработки биомассы, содержащая две рабочие камеры, разделенные между собой горизонтальной перегородкой на верхнюю и нижнюю, сообщающиеся между собой через напорный трубопровод, трубопроводы для загрузки и выгрузки биомассы, трубопроводы для отвода биогаза из обеих камер, а также устройство для перемешивания биомассы, о т- личающаяся тем, что, с целью повышения степени распада биомассы за счет улуч- шения условий протекания процесса ферментации, верхняя рабочая камера выполнена расширенной и площади поперечных сечений верхней и нижней камер D и d, соответственно, определяют из соотношения К D/d 5.

2. Установка по п. 1,отличающая- с я тем, что устройство для перемешивания t биомассы выполнено в виде мешалки с наклонными лопастями, установленной на напорном трубопроводе с возможностью вращения в нижней рабочей камере.

Изобретение относится к переработке отходов сельскохозяйственного производства. Целью изобретения является повышение степени распада органического вещества за счет улучшения условий протекания процесса ферментации в реакторе. Установка содержит две рабочие камеры, разделенные между собой горизонтальной перегородкой на нижнюю и верхнюю. По оси установлен трубопровод, сообщающий верхнюю и нижнюю рабочие камеры. В установке имеются также трубопроводы для загрузки и выгрузки биомассы, трубопроводы для отвода биогаза из обеих камер. Верхняя камеры выполнена расширенной. Установка имеет мешалку с наклонными лопастями для дополнительного перемешивания и разрушения плавающей корки. Мешалка расположена в нижней рабочей камере и приводится в движение под действием потоков биомассы, образующихся за счет выравнивания давления в нижней и верхней камерах. 5 ил.

КУУч

Jc:

XxXX4X V VVN. У

пппппппду

ЧЧ чЧ ч Ч хЯ

10

4

16

1

14

сриг.1

со о о о

СО

-J

А -А

YЈ