| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2149897
АПАРАТ метанового бродіння
Ім'я винахідника: Тумченок Віктор Гнатович
Ім'я патентовласника: Тумченок Віктор Гнатович
Адреса для листування: 680035, г.Хабаровск, вул. Бондаря, 1, кв.66, Тумченок В.І.
Дата початку дії патенту: 1998.12.30
Винахід може бути використано при утилізації свинячого гною з виробленням біогазу, біодобрива, білково-вітамінної добавки, дейтерію. Апарат включає збірник рідкого гною, повідомлений з біреактором. Останній виконаний з камер кислого, нейтрального, лужного і метанового бродіння, забезпечених патрубками і повідомлених один з одним диспергаторами. Камера метанового бродіння по біогазу повідомлена з газосборником, а по освітленої бражці - з ферментатором. Останній включає корпус з технологічними патрубками і встановленими по висоті корпусу перфорованими перегородками, що утворюють секції. На перегородках розміщена иммобилизационной насадка, а секції повідомлені з нагнітачем повітря. Нижня секція ферментатора повідомлена патрубком з мікрофільтром з нежорсткій фільтрувальної перегородкою. Патрубком відводу осаду біомаси аеробів з корпусу ця секція повідомлена з дезінтегратори. Останній містить корпус зі всмоктуючим і нагнітальним патрубками, встановлений по осі корпусу ротор з западинами, взаємодіючими через рідинної кільцевої канал з виступами і западинами корпусу, забезпеченого пружною водопроницаемой накладкою, що утворює порожнину з корпусом, роз'єднану від всмоктуючого і нагнітального патрубків. Порожнина патрубком повідомлена з стрічковим прес-фільтром. Збірник останнього повідомлено з наступною сходинкою дезінтегратора, який в свою чергу через збірник повідомлений з наступним етапом дезінтегратора. Останній патрубком повідомлений з приймальною камерою електролізу і через напівпроникні перегородки - з катодного і анодного секціями. Катодна секція повідомлена зі збіркою дейтерію і зі збіркою лужного розчину, який в свою чергу повідомлений з камерою лужного розчину біореактора. Винахід дозволить підвищити ефективність бродіння.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до галузі утилізації рідкого гною, що видаляється з товарних свиноферм гідрозмиву і гідросплавом з виробленням білково-вітамінної добавки / БВД /, дейтерію, кисню води для технічних потреб.
Відомий апарат метанового бродіння, що включає збірник рідкого гною, повідомлений з біореактором, виконаним з камер кислого, нейтрального, лужного і метанового бродіння, забезпечених патрубками і повідомлених один з одним через диспергатори, причому камера бродіння по біогазу повідомлена з газосборником, а по освітленої бражці - з ферментатором, що включає корпус з технологічними патрубками, з встановленими по висоті корпусу перфорованими перегородками, що утворюють секції, з розміщеної на перегородках иммобилизационной насадкою, а секції повідомлені з нагнітачем повітря / патент РФ N 2102468, кл. C 12 M 1/00, 1995. /, недоліком якого є низька лужність субстрату в камері лужного бродіння біореактора, що знижує ефективність процесу метанового бродіння.
Мета винаходу - підвищення ефективності метанового бродіння - досягається тим, що нижня секція ферментатора повідомлена з відцентровим мікрофільтром з нежорсткій фільтрувальної перегородкою, патрубком відводу осаду біомаси аеробів повідомлена з дезінтегратори, що містить корпус з всмоктуючим і нагнітальними патрубками, встановлений по осі корпусу ротор з западинами, взаємодіючими через рідинної кільцевої канал з виступами і западинами корпусу, забезпеченого пружною водопроницаемой накладкою, що утворює порожнину з корпусом, роз'єднану від всмоктуючого і нагнітальних патрубків, при цьому порожнину повідомлена патрубком з стрічковим прес-фільтром, збірник дезінтеграту якого повідомлений з наступним етапом дезінтегратора, який в свою чергу через збірник повідомлений з подальшою щаблем дезінтегратора, а останній патрубком повідомлений з приймачем камери електролізу і через напівпроникні перегородки - з катодного і анодного секціями, причому катодна секція повідомлена зі збіркою дейтерію і зі збіркою лужного розчину, який в свою чергу повідомлений з камерою лужного бродіння біореактора.
Середовищем для життєдіяльності метаногенів є лужна. Підведення лужного розчину створює підпір кислого розчину з камери кислого бродіння, а це створює сприятливі умови для життєдіяльності метаногенів, тобто виконання мети винаходу.
На кресленні схематично показаний апарат метанового бродіння комплексної утилізації свинячого гною.
 |
Особливістю свинячого гною є низький вміст вуглецю в порівнянні з азотом, тобто 11: 1, в той час як для нормальної життєдіяльності анаеробів необхідно доведення співвідношення вуглецю до азоту 20: 1. Звідси особливості апарату метанового бродіння, що включає збірник 1 рідкого гною, повідомлений з біореактором 2, виконаним з камер; 3 - кислого, 4 - нейтрального, 5 - лужного, 6 - метанового бродіння, забезпечених патрубками 7 і 8 і повідомлених один з одним диспергаторами 9, причому камера 6 метанового бродіння по біогазу повідомлена з газосборником 10, а по освітленої бражці - з ферментатором 11 , що включає корпус 12 з технологічними патрубками 13 і 14, до встановлених по висоті корпусу 12 перфорованими перегородками 15, що утворюють секції 16, з розміщеної на перегородках 15 иммобилизационной насадкою 17, а секції 16 повідомлені з нагнітачем повітря 18. Нижня секція 16 повідомлена патрубком 14 з мікрофільтром 19 з нежорсткій фільтрувальної перегородкою 21, патрубком 22 відводу осаду біомаси аеробів з корпусу 23 повідомлена з дезінтегратори 24, що містить корпус 25 з всмоктуючим патрубком 26 і нагнітальним 27, встановлений по осі корпусу 25 ротор 28 з западинами 29, взаємодіючими через рідинної кільцевої канал 30 , з виступами 31 і западинами 32 корпусу 25, забезпеченого пружною водопроницаемой накладкою 33, що утворює порожнину 34 з корпусом 25, роз'єднану від всмоктувального 26 і нагнітального 27 патрубків, при цьому порожнину 34 патрубком 35 повідомлена стрічковим прес-фільтром 36, збірник дезінтеграту 37 якого повідомлений з наступною сходинкою дезінтегратора 38, який в свою чергу через збірник 39 повідомлений з наступним етапом дезінтегратора 40, а останній патрубком 41 повідомлений з приймальною камерою 42 електролізу і через напівпроникні перегородки 43 з катодного 44 і анодної 45 секціями, причому катодна 44 секція повідомлена зі збіркою 46 дейтерію і зі збіркою 47 лужного розчину, який в свою чергу повідомлений з камерою 5 лужного бродіння. Диспергатор 9 включає циліндричний корпус 48 з всмоктуючим 49 і нагнітальним 51 патрубками, встановлений по осі корпусу 48 ротор 52 з виступами 53 і западинами 54, взаємодіючими через рідинної кільцевої канал 55 з виступами 56 і западинами 57 корпусу 48. Биореактор 2 по шламу повідомлений з стрічковим прес-фільтром 58, а його збірка 59 повідомлений з патрубком 13 ферментатора 11. |
Апарат метанового бродіння - біореактор 2 в установці утилізації рідкого свинячого гною працює наступним чином.
Свинячий гній гідрозмиву і гідросплавом надходить до збірки 1, де його звільняють від мінеральних суспензій осадженням і коригують по вуглецю, щоб співвідношення вуглець: азот знаходилося в межах 20: 1. Субстрат зброджують послідовно в камерах 3-6 при подрібненні суспензій в диспергатор 9 між виступами 53 ротора 52 і виступами 56 корпусу 48. При зброджуванні газоподібні продукти бродіння піднімають суспензії і утворюють на поверхні камер, а вони заповнені на 4/5 об'єму, поверхневі асоціати суспензій . Руйнування ассоциатов суспензій робить доступним для засвоєння біогенні речовини кіслотогенамі, ацетогенамі, ацетогідрогенамі і т.д. Зрізують впливу виступів 53 ротора 52 об виступи 56 корпусу 48 доводять розміри суспензій до розмірів, порівнянних з розмірами мікроорганізмів, що забезпечує вичерпування біогенних елементів і мінералізацію суспензій. При викиді субстрату з западин 54 ротора 52 швидкісний натиск переходить в статичний в западинах 57 корпусу, такі трансформації напорів здійснюються багаторазово за час переміщення субстрату від всмоктувального патрубка 49 до нагнетательному 51 з відсіченням отсекателем 50. Пульсації напорів супроводжуються їх втратами, які переходять в теплову і нагрівають субстрат до температури 24-36 o C. Утворюється біогаз з камери 6 метанового бродіння відводиться в газосборнік 10 для використання. Шлам з камери 5 надходить в стрічковий прес-фільтр 58 і з нього віджимають бражку в збірник 59. На виході з стрічкового прес-фільтра отримують корж добрива, позбавленого запаху. Осветленная бражка зі збірки 59 і вода з нагнітальних патрубків 27 дезінтеграторів 24, 38, 40 через патрубок 13 надходить в ферментатор 11. В умовах іммобілізації / прилипання / на насадці 17 утворюється біоплівка, яка вичерпує з води розчинені домішки, причому в мікрофлорі біоплівки насадки 17 спостерігається АВТОСЕЛЕКЦІЯ: малопродуктивні мікроорганізми відмирають, а розвиваються адаптовані до зміни складу розчинених домішок по висоті корпусу 12 популяції мікроорганізмів. Одночасно в біоплівки насадки 17 виробляється здатність до сукцесії, тобто продукти життєдіяльності / метаболіти / мікроорганізмів вище лежачих секцій 26 засвоюються мікроорганізмами нижче лежачих секцій 16. Переміщення води зверху вниз відбувається за рахунок її провалу через перфорацію перегородок 15, коли сила тяжіння шару води перевищує напір повітря, створюваний нагнітачем / вентилятором / 18. Вода з нижньої секції 16 ферментатора 11 по патрубку 14 надходить в відцентровий мікрофільтр 19, на нежорсткій фільтрувальної перегородки 21 якою розділяють воду і відводять з корпусу 23 по патрубку 20 в факелі розпилу. Осад біомаси аеробів в суміші з фрагментами біоплівки з патрубка 22 мікрофільтра 19 надходить в патрубок 26 дезінтегратора 24. При обертанні ротора 28 вода викидається з западин 29, при русі води в вигляді рідинного поршня, між рідинним поршнем і западиною 29, її днищем створюється розрідження і в рідинному поршні з'являються бульбашки пара. При контакті рідинного поршня з виступами 31 і западинами 32 бульбашки пара конденсуються, так як обсяг конденсату в тисячу разів менше обсягу пара, з якого він утворився, в западинах 32 утворюються порожнечі, які заповнюються гідравлічними ударами новими порціями рідинних поршнів. Центрами конденсації є бактерії-аероби, оболонки яких руйнуються. Аероби в ферментаторі 11 накопичували важку воду, коефіцієнт накопичення K н = 10 7 - 10 9 і концентрація важкої води в протоплазмі аеробів складає 0,4 - 0,6% від маси бактерій. Важка вода в порівнянні протиевой / H 2 O / має більш високу температуру кипіння, тому вона повільніше випаровується за рахунок тепла конденсації парових бульбашок і швидше конденсується. Звідси в западинах 32 відбувається концентрація важкої води / D 2 O /. Важка вода має щільність на 20% перевищує щільність легкої і в поле відцентрових сил проходить через отвори пружною пористої накладки 33 в порожнину 34. Накопичення важкої води сприяє підвищена в'язкість, на 23% перевищує в'язкість протиевой води. Суміш протиевой і дейтерієвої води по патрубку 35 надходить в стрічковий прес-фільтр 36, в якому відокремлюють біомасу, яку направляють для коригування вуглецевого складу свинячого гною в збірнику 1, а надлишкову біомасу використовують як білково-вітамінної добавки на корм свиней з розрахунку 1 г а.с.в. на 1 кг живої ваги. Зі збірки 37 суміш протиевой і дейтерієвої води надходить в другий щабель дезінтегратора 38, в якій відбувається в поле відцентрових сил дезінтеграція ассоциатов молекул протиевой і дейтерієвої води з збагаченням останньої. Збагачена дейтерієва вода з дезінтегратора 40 по патрубку 41 надходить в приймальну камеру 42 електролізу, в якій в анодної секції 45 утворюється кислий розчин з відділенням кисню, а в катодного - лужний розчин, який зі збірки 47 направляють в камеру 6 біореактора 2 для подщелачивания субстрату і стабілізації лужного середовища в камері 6 метанового бродіння, необхідної для життєдіяльності метаногенів, завершальній операції анаеробного бродіння - вироблення метану. Дейтерій зі збірки 46 використовують в термоядерних реакторах. 1 кг дейтерію при термоядерному розпаді еквівалентний згорянню 10 тис. Т вугілля.
Вироблення біогазу, біодобрива, БВД і дейтерію дозволяє рентабельно утилізувати свинячий гній, з оздоровленням екологічної обстановки навколо товарних свиноферм. Біогаз після його осушення з газосборника 10 використовують як пальне газової турбіни приводу генератора постійного струму для камери 42 електролізу. Постійний струм використовують для відділення бактерій на нежорсткій фільтрувальної перегородки 21 мікрофільтра 19, а це дозволяє відокремлювати патогенну мікрофлору перед використанням води з патрубка 20 для гідрозмиву і гідросплавом гною. Одночасно в ферментаторі 11 і в мікрофільтри 19 при Аерування відбувається насичення води киснем, що підвищує її якісні показники. Пружні властивості накладки 33 попереджають біообростання і попереджають зниження її проникності при роботі. Напівпроникна перегородка 43 в камері електролізу 42 попереджає змішання кислого і лужного розчинів.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Апарат метанового бродіння, що включає збірник рідкого гною, повідомлений з біреактором, виконаним з камер кислого, нейтрального, лужного і метанового бродіння, забезпечених патрубками і повідомлених один з одним диспергаторами, причому камера метанового бродіння по біогазу повідомлена з газосборником, а по освітленої бражці - з ферментом, що включає корпус з технологічними патрубками, з встановленими по висоті корпусу перфорованими перегородками, що утворюють секції, з розміщеної на перегородках иммобилизационной насадкою, а секції повідомлені з нагнітачем повітря, що відрізняється тим, що нижня секція ферментатора повідомлена патрубком з мікрофільтром з нежорсткій фільтрувальної перегородкою, патрубком відведення осаду біомаси аеробів з корпусу з'єднана з дезінтегратори, що містить корпус з всмоктуючим і нагнітальним патрубками, встановлений по осі корпусу ротор з западинами, які впливають через рідинної кільцевої канал з виступами і западинами корпусу, забезпеченого пружною водопроницаемой накладкою, що утворює порожнину з корпусом, роз'єднану від всмоктувального і нагнітального патрубків, при цьому порожнину патрубком повідомлена з стрічковим прес-фільтром, збірник якого повідомлений з наступним етапом дезінтегратора, який, в свою чергу, через збірник повідомлений з наступним етапом дезінтегратора, а останній патрубок повідомлений з приймальною камерою електролізу і через напівпроникні перегородки - з катодного і анодного секціями, причому катодна секція - зі збіркою дейтерію і зі збіркою лужного розчину, який, в свою чергу, повідомлений з камерою лужного розчину біореактора.
Версія для друку
Дата публікації 21.12.2006гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.