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)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2062299

біореактори

Ім'я винахідника: Мазенко Володимир Іванович
Ім'я патентовласника: Мазенко Володимир Іванович
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1991.12.24

Використання: переробка відходів сільського господарства, отримання з них добрив і біогазу шляхом метанового зброджування органічних субстратів. Суть винаходу: біореактор містить резервуар з відсіками для субстрату, магістралі подачі і повернення субстрату, вакуум-насос, магістралі для відсмоктування і транспортування біогазу та запірні клапани, додатковий резервуар і грязесборник, який встановлений на кінцевій ділянці магістралі повернення субстрату. Грязесборник складається з двох відсіків, нижній з яких має воронкообразное днище з випускними горловинами, на кінцях яких встановлені циліндричні запірні клапани, а всередині цього відсіку розміщена циліндрична перегородка з фільтром і поплавком. Поплавок встановлений з можливістю зворотно-поступального переміщення і забезпечений дистанційними стержнями з еластичним диском, діаметр якого більше діаметра нижнього торця циліндричної перегородки і дорівнює діаметру циліндричної ділянки днища. Поплавок має центральний отвір, поєднане шлангом з вихідним патрубком нижнього відсіку, через який виводиться очищений субстрат.

ОПИС ВИНАХОДИ

Пропонований винахід відноситься до біоенергетичним пристроїв і може бути використано для утилізації відходів сільгоспвиробництва.

Відомі секційні біореактори, забезпечені для здійснення перемішування в процесі метанового зброджування органічної речовини механічними мішалками, насосами, а й нагрівачами (1).

Відомі і секційні біореактори, в яких перемішування здійснюється барботажем біогазу (1).

До недоліків перших відносяться можливість розгерметизації біореакторів через наявність сальникових виходів приводних валів, замулення та засмічення насосів великими частками гною, налипання осаду на труби нагрівачів. Крім того, кожна секція повинна мати своє індивідуальне засіб перемішування, т. К. Порушення сформованого посекційно симбіозу мікроорганізмів веде до утворення токсичних кінцевих продуктів.

До недоліків друге відноситься утворення кірки на поверхні субстрату, що веде до зменшення виділення біогазу та утворення осаду на донних частинах секцій біореакторів.

Метою пропонованого винаходу є запобігання утворенню кірки і нерухомого осаду на донних частинах секцій біореактора, забезпечення однорідності середовища субстрату по концентрації поживних елементів і скорочення кількості технологічних механізмів обслуговування до мінімуму.

Поставлена мета досягається тим, що біореактор, що містить резервуар баштового або горизонтального типу з ізольованими відсіками, в кожному з яких розміщена окремо склалася сімбіозное група мікроорганізмів субстрату, магістралі для подачі і повернення субстрату, вакуум-насос, з'єднаний з магістралями відсмоктування і транспортування в рессивер біогазу , запірні клапани на магістралях, забезпечений додатковим резервуаром і додатковим грязесборніков.

Додатковий резервуар пов'язаний через запірні клапани з кожним з відсіків основного резервуара магістралями подачі і повернення субстрату.

Додатковий грязесборник встановлений в кінці магістралі повернення перед додатковим резервуаром: таким чином, що патрубок магістралі входить в грязесборник тангенциально, а після виходу з грязесборніков через запірний клапан з'єднується з додатковим резервуаром.

Корпус грязесборніков складається з двох відсіків нижнього і верхнього.

Нижній відсік має воронкообразное днище, що переходить в дві кінцеві випускні горловини, на яких встановлені запірні клапани, через циліндричний придонний ділянку, а всередині відсіку розміщена циліндрична перегородка, що закінчується конічною горловиною.

Верхній отвір перегородки закрито фільтром, а між фільтром і випускними горловинами з можливістю переміщення no вертикальної осі від підстави горловин до входу у внутрішню порожнину циліндричної перегородки розміщений поплавок, забезпечений в нижній частині дистанційними стержнями, що несуть на певній відстані від нижньої площини поплавка диск з еластичною кромкою , виконаний діаметром, великим діаметру конічної горловини циліндричної перегородки і рівним внутрішньому діаметру циліндричного придонного ділянки днища нижнього відсіку.

Поплавок забезпечений центральним отвором, сполученим верхньою кромкою з гнучким шлангом, сформованим у вигляді пружинного спіралі з вихідним патрубком нижнього відсіку.

Верхня частина нижнього відсіку, виконана у вигляді лійкоподібної горловини з еластичною кромкою, несе на собі вільно лежить глухий поплавок і входить у внутрішню порожнину верхнього відсіку, який виконаний з верхнім люком, герметично закритим швидкознімною кришкою, увігнутою вниз.

У верхній частині верхнього відсіку розташований запірний клапан для можливості повідомлення порожнини відсіку з атмосферою.

Порожнини верхнього і нижнього відсіку повідомляються між собою через запірний клапан.

Верхня частина верхнього відсіку пов'язана через клапан з додатковим резервуаром, який, в свою чергу, через запірний клапан пов'язаний з магістраллю відсмоктування біогазу перед всмоктуючим патрубком вакуум-насоса, напірний патрубок якого одним відгалуженням трійника через запірний клапан пов'язаний з магістраллю транспортування біогазу в рессивер, а другим відгалуженням трійника через запірний і зворотний клапани з початком магістралі повернення субстрату.

На фіг. 1 схематично зображено система біореактора; на фіг. 2 - грязесборник в стані спорожнення; на фіг. 3 розріз по А А на фіг. 2; на фіг. 4 грязесборник в процесі очищення субстрату. Біореактор складається з герметичного резервуару 1 баштового типу, розділеного конусоподібними днищами на три технологічних відсіку, заповнених субстратом 2, в кожному з яких субстрат знаходиться на певній, яка виключає вплив сусідньої, стадії симбіозу мікроорганізмів і виділяється біогазом 3. Порожнина кожного з відсіків через запірні клапани 4 , 5, 6 пов'язана з напірної магістраллю 7 подачі субстрату, що виходить із додаткового резервуара 8, що представляє із себе герметичний посудину плавних форм з конусоподібним днищем і починається конусним розтрубом біля основи днища. Порожнина додаткового резервуару через верхній звід за допомогою запірного клапана 9 і додаткового грязесборніков 10 пов'язана з самопливної магістраллю 11 повернення субстрату, з'єднаної через зaпорние клапани 12, 13, 14 з кожним з відсіків резервуара 1. Крім того, порожнини відсіків своїми верхніми частинами вільно повідомляються між собою, а через запірний клапан 15 з верхньою частиною додаткового резервуару 8, а і з всмоктуючим патрубком вакуум-насоса 16 магістраллю 17. Вакуум-насос на напірному патрубку має розгалуження, одне відгалуження через запірний клапан 18 і зворотний клапан 19 продувочной магістраллю 20 пов'язано з початковою частиною самопливної магістралі 11 повернення субстрату. Інше відгалуження через запірний клапан 21 пов'язано з рессивери (на кресленні не показано) магістраллю 22 транспортування біогазу.

Додатковий грязесборник 10 складається з герметичного корпусу (фіг. 2, 4), що включає верхній 23 і нижній 24 відсіки.

Верхній відсік, виконаний, наприклад, у вигляді циліндра, має нагорі люк, яка герметизується швидкознімною кришкою 25, увігнутою в порожнину відсіку. У верхній частині відсік забезпечений двома запірними клапанами 26 і 27, з яких клапан 26 створює можливість повідомлення порожнини відсіку з атмосферою, а 27 пов'язаний магістраллю з верхньою частиною порожнини додаткового резервуару 8.

Нижній відсік 24 має воронкоподібні, що закінчуються горловинами, звід і днище. Днище переходить в дві кінцеві випускні горловини, на які встановлені запірні клапани 28, наприклад, ротаційного типу, через циліндричний придонний ділянку.

Всередині відсіку розміщена циліндрична перегородка 29, що закінчується конічною горловиною. Верхній отвір перегородки закрито фільтром 30, наприклад, сітчастого типу, а між фільтром і випускними горловинами з можливістю переміщення по вертикальній осі від підстави горловин до входу у внутрішню порожнину циліндричної перегородки розміщений поплавок 31, забезпечений в нижній частині дистанційними стержнями 32, що несуть на певній відстані від нижньої площини поплавка диск 33 з еластичною кромкою, виконаний діаметром більшим, ніж діаметр конічної горловини циліндричної перегородки 29 і рівним внутрішньому діаметру циліндричного придонного ділянки днища відсіку.

Поплавок забезпечений центральним отвором, сполученим верхньою кромкою з гнучким шлангом 34, наприклад, обплетені або кільчастим, сформованим в гнучку спіраль пружинного типу, наприклад, витками пружинного дроту, скріпленої зі шлангом зовні або поміщеної усередині. Інший кінець шланга з'єднаний з вихідним патрубком 35 грязесборніков, в той же час вхідний патрубок 36 тангенциально розташований над вихідним патрубком, а обидва патрубка є елементами зв'язку з самопливної магістраллю 11 повернення субстрату. Верхня горловина забезпечена еластичною кромкою, що несе на собі вільно лежить глухий округлий поплавок 37, утримуваний від зсуву від осі під час спливання направляючими (на кресленні не показано) входить у внутрішню порожнину верхнього відсіку.

Порожнини верхнього і нижнього відсіків грязесборніков повідомляються між собою через клапан 38. На фіг. 2, 4 показаний твердий осад 39 і плавучий забруднювач 40.

Робота біореактора складається з наступних послідовних операцій і включаються в роботу елементів.

Продування. Відкрито запірні клапани 18-19-12, включений вакуум-насос 16. Біогаз по магістралі 20 подається в низ першого відсіку, де відбувається продування зливного патрубка відсіку і барботаж субстрату.

Заповнення субстратом грязесборніков. Відкрито клапани 12-38-27-15. Субстрат по самопливної магістралі 11 повернення надходить через тангенціальний патрубок 36 в нижній відсік 24 грязесборніков 10 і повністю наповнює відсіки 23 і 24 грязесборніков за рахунок сполучення між собою через клапан 38 порожнин обох відсіків, спливання поплавця 37 і витіснення біогазу з грязесборніков через клапан 27 в загальне біогазові простір.

У той же час поплавок 31 спливає вгору і еластичною кромкою диска 33 впирається в кромку конуса циліндричної перегородки 29, спрацьовує як клапан, який перекриває доступ субстрату всередину перегородки знизу і фіксується таким чином до операції спорожнення грязесборніков.

Очищення і слив субстрату в додатковий резервуар. Відкрито клапани 12-9-15. Очищення субстрату відбувається наступним чином. Завдяки тангенціальному розташуванню вхідного патрубка 36 і обсягом видаляється з грязесборніков субстрату рівного об'єму надходить в грязесборник субстрату інша маса здійснює циркуляційний рух. У той же час відбувається поділ забруднень по фракціям, тобто важка у вигляді піску, глини, цементу осідає внизу, не маючи доступу до вихідного патрубка 35, а легка фракція у вигляді спливаючих догори коркообразующіх компонентів субстрату, таких як бадилля, солома, корми, потрапляє через отвір між поплавком 37 і верхньої горловиною склепіння нижнього відсіку і концентрується в верхньому відсіку грязесборніков.

Очищений таким чином субстрат через фільтр 30, центральний отвір поплавця 31, шланг 34, патрубок 35, клапан 9 зливається в резервуар 8.

Спорожнення грязесборніков. Відкриттів клапани 12-38-9-27-15. При повному спустошенні відсіку резервуара 1 і поступовому зниженні рівня субстрату поплавок 37 перекриває вхідну горловину нижнього відсіку, закриваючи доступ до виходу плавучих забруднювачів з верхнього відсіку, а слив субстрату відбувається через клапан 36. При зниженні рівня до верху циліндричної перегородки невидалені плавучі забруднювачі осідають на сітці 30 фільтра. При знижень рівня до самого можливо низького диск 33 локалізує отвір поплавця 31 від попадання в нього твердого осаду.

Подача субстрату в відсік. Відкрито клапани 18-19-38-9-4, включений вакуум-насос 16. В результаті з додаткового резервуара субстрат вичавлюється по магістралі 7 подачі субстрату через клапан 4 в верхній відсік резервуара 1. Причому одночасно біогазом з грязесборніков 10 витискаються залишки субстрату "насухо ", зводячи нанівець ймовірність зсуву сембіонтов сусідніх відсіків при наступної операції з іншими відсіками.

Описані операції проводяться із середнім і нижнім відсіками резервуара 1. При необхідності, наприклад, після повного циклу з усіма відсіками резервуара 1 проводиться відкачка біогазу і очищення від накопичених забруднень з біореактора.

Відкачування біогазу. Відкрито клапани 9-27-15-21, включений вакуум-насос 16. Біогаз по магістралі 22 надходить в рессивер. При цьому в результаті створення вакууму додатково стимулюється виділення біогазу з субстрату.

Потім система біореактора відключається до накопичення необхідного обсягу біогазу, після чого цикл повторюється

Очищення грязесборніков. Від твердого осаду очищення проводиться за допомогою ротаційних затворів 28 постійно. Від легких фракцій очищення проводиться після відкачування біогазу із системи наступним чином. Клапани 18-38-9-27 обов'язково перекриті. Відривається клапан 26 повідомлення порожнини верхнього відсіку атмосферного тиску. За рахунок перепаду тисків, тобто вакууму в нижньому відсіку грязесборніков після відкачування біогазу із системи, що притягує поплавок 37 і атмосферного тиску на поплавок, повітря в нижній відсік не проникає.

Потім відкривається кришка 25 і видаляється осад 40. Після видалення осаду кришка герметично закривається, а в процесі заповнення грязесборніков і витіснення субстратом повітря через клапан 26 закривається і сам клапан.

Таким чином, за допомогою грязесборніков з субстрату видаляються тверді частинки у вигляді піску, цементу, глини, а й флотирующие коркообразующіе, такі, як бадилля, солома, корми тощо забезпечується однорідність середовища субстрату, а й інтенсифікація процесу виділення біогазу при економії електроенергії і спрощення всієї конструкції.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Біореактор, що містить резервуар з відсіками для субстрату, магістралі для подачі і повернення субстрату, вакуум-насос, з'єднаний з магістралями відсмоктування і транспортування біогазу, і запірні клапани, що відрізняється тим, що він містить додатковий резервуар і грязесборник, при цьому додатковий резервуар повідомлений через запірні клапани з кожним з відсіків основного резервуара за допомогою магістралей подачі і повернення субстрату, а грязесборник встановлений на кінцевій ділянці магістралі повернення субстрату, забезпеченою запірним клапаном, і складається з двох верхнього і нижнього відсіків, нижній з яких має воронкообразное днище з випускними горловинами, на кінцях яких встановлені циліндричні запірні клапани, а всередині цього відсіку розміщена вертикальна циліндрична перегородка, верхній торець якої закритий фільтром, а між фільтром і випускними горловинами по осі розміщений поплавок, встановлений з можливістю зворотно-поступального переміщення, забезпечений дистанційними стержнями і укріпленим на них диском з еластичною кромкою , виконаний з діаметром, великим діаметру нижнього торця циліндричної перегородки і рівним внутрішньому діаметру циліндричної ділянки днища, причому поплавок має центральний отвір, поєднане шлангом з вихідним патрубком нижнього відсіку, воронкообразная верхня горловина якого з еластичною кромкою і поплавком розміщена всередині верхнього відсіку, а верхній відсік забезпечений герметичною кришкою з запірним клапаном для сполучення з атмосферою, пов'язаного через запірні клапани магістралей з нижнім відсіком грязесборніков і додатковим резервуаром, який, в свою чергу, з'єднаний через запірний клапан з магістраллю відсмоктування біогазу перед всмоктуючим патрубком вакуум-насоса, напірний патрубок якого забезпечений відгалуженням , повідомленими через запірний і зворотний клапани з вхідним ділянкою магістралі повернення субстрату.

Версія для друку
Дата публікації 05.01.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів