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 RU2163750

СПОСІБ ПОСЛІДОВНОГО пофазні анаеробного зброджування розрідження ОРГАНІЧНИХ ВІДХОДІВ І ПРИСТРІЙ ДЛЯ ЙОГО ЗДІЙСНЕННЯ

Ім'я винахідника: Андрюхин Тимофій Якович
Ім'я патентовласника: Андрюхин Тимофій Якович
Адреса для листування: 125445, Москва, Ленінградське ш., Д.112 / 1-4, кв.930, Андрюхіна Т.Я.
Дата початку дії патенту: 1999.08.02

Винахід відноситься до сільського господарства і може бути використано при приготуванні високоякісних стерильних органічних добрив з різних органічних відходів. У зовнішнє камеру метантенка подають розріджені органічні відходи і здійснюють послідовне анаеробне зброджування в зовнішній і внутрішній камерах. Зброжує масу підігрівають і перемішують, зброджених осад виводять з метантенка, а з його зовнішньої і внутрішньої камер відбирають біогаз, який змішують в інжекторі зі сбраживаемой в метантенке масою. До введення в інжектор зброжує масу підігрівають, а нагріту газожидкостную суміш вводять у внутрішню камеру метантенка. У метантенке для здійснення способу новим є те, що патрубок відведення біогазу з зовнішньої камери з'єднаний з інжектором, який через взаємодіє з нагрівачем теплообмінник об'єднаний з насосом забору сбраживаемой маси з метантенка. Патрубок змішувальної камери інжектора з'єднаний з напірним трубопроводом нагрітої газорідинної суміші, введеним в метантенк. Використання винаходу дозволяє підвищити ефективність анаеробного зброджування, поліпшити якість і калорійність біогазу.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до області каналізації і переважно призначається для використання в сільському господарстві на тваринницьких і птахівницьких фермах, в фермерських господарствах, індивідуальних садибах сільських жителів і на садово-городніх ділянках для приготування високоякісних стерильних від патогенної мікрофлори, гельмінтів, їх яєць і насіння бур'янів органічних добрив і пального біогазу з гною, посліду, фекалій, боенских відходів, різних рослинних відходів, непридатних до вживання пошкоджених плодів і корнеклубнеплодов.

Відомі спосіб анаеробного зброджування осаду стічних вод і здійснює його пристрій у вигляді коаксіального метантенка по а.с. СРСР N 552308, згідно з якими сирої осад вводять всередину коаксіальної перегородки метантенка, що є центральною внутрішньою камерою анаеробного зброджування, забезпеченою мішалкою. В основному зброджених у внутрішній камері метантенка осад виводиться з під не доходить до дна метантенка коаксіальної перегородки в зовнішню камеру, утворену стінкою резервуара метантенка і коаксіальної перегородкою, де при завершенні анаеробного досбражіванія надходить в неї з внутрішньої центральної камери маса розділяється на окремо видаляються з неї мулову воду і ущільнений зброджених осад. Виділяється з сбраживаемой в зовнішній і внутрішній камерах маси біогаз відводиться з них через відокремлені патрубки.

Недоліками відомого способу і пристрою його здійснення є те, що зброджування здійснюють в центральній камері коаксіального метантенка, де вводиться в цю камеру свіжий насичений органічними речовинами сирої осад змішують з усією сбраживаемой масою, об'єднуючи при цьому різні фази анаеробного зброджування - гідролізу, ферментації, ацетатогенной і метаногенной фаз - воєдино, усредняя фазні значення pH і змішуючи переважні фазні симбіози мікроорганізмів, що уповільнює процес зброджування і знижує продуктивність.

Наведені недоліки відомого способу не дозволяє використовувати його для анаеробного зброджування розріджених органічних відходів сільськогосподарського виробництва, насичених трудносбражіваемимі і легко спливають рослинними матеріалами.

Конструктивне виконання відомого по а.с. N 552308 метантенка з коаксіально закріплений всередині його резервуара концентричній перегородкою має той недолік, що він не забезпечує можливість здійснення пофазного анаеробного зброджування органічних відходів, а подає сирої осад трубопровід, встановлений усередині центральної загальної камери зброджування, виключає можливість здійснити пофазні зброджування без конструктивних змін метантенка.

Відомі й інші спосіб анаеробного зброджування розріджених органічних відходів і пристрій для його здійснення за патентом РФ 2073401, згідно з якими зброджування розріджених органічних відходів здійснюють послідовно пофазно в зовнішній і внутрішній камерах коаксіального метантенка з перемішуванням зброджуються відходів у зовнішній камері шляхом подачі в неї свіжих розріджених органічних відходів , тоді як пристрій для здійснення способу, що містить резервуар, що виконується різної форми в плані з конічними або пірамідальними днищем і куполом з прикріпленою до купола що не доходить до днища концентрической перегородкою, що утворює внутрішню і зовнішню камери з введенням в останню патрубка підведення розріджених органічних відходів. Відведення біогазу з внутрішньої і зовнішньої камер проводиться через відокремлені патрубки над обома камерами.

Недоліком цього відомого способу анаеробного зброджування розріджених органічних відходів, що виконується в пристрої для його здійснення, є те, що виводяться з внутрішньої і зовнішньої камер через відокремлені патрубки біогази істотно відрізняються один від одного за своїм складом і калорійності, що не дозволяє раціонально використовувати відводиться з зовнішньої камери біогаз відокремлено через малого змісту в його складі метану і підвищеного вмісту вуглекислоти з сірководнем, низьку калорійність, тоді як змішування біогазу з обох камер істотно знижує якість і калорійність суміші. Недоліком є ​​і те, що перемішування і підігрів сбраживаемой маси здійснюються порізно.

Разом з тим за своєю технічної сутності і досягається результату відомі по патенту РФ N 2073401 спосіб і пристрій для його здійснення є найбільш близькими до винаходу.

Завданням цього винаходу є створення такого способу і пристрою для його здійснення, яке усувало б наведені вище недоліки способу і пристрою для його здійснення і забезпечило б підвищення ефективності анаеробного зброджування, поліпшення якості та калорійності біогазу.

Згідно винаходу поставлена ​​задача у виконанні способу досягається тим, що спосіб послідовного пофазного анаеробного зброджування розріджених органічних відходів, що включає подачу в зовнішню камеру метантенка розріджених органічних відходів з подальшим їх послідовним анаеробним зброджуванням в зовнішній і внутрішній камерах метантенка, перемішування і підігрів сбраживаемой маси, висновок з метантенка збродженого осаду і відбір біогазу з зовнішньої і внутрішньої камер метантенка, виконують так, що відводиться з зовнішньої камери метантенка біогаз змішують в інжекторі зі сбраживаемой в метантенке масою, яку до введення її в інжектор підігрівають, а нагріту газожидкостную суміш вводять у внутрішню камеру метантенка, тоді як введену у внутрішню камеру метантенка нагріту газожидкостную суміш розподіляють по внутрішній камері метантенка окремими розосередженими потоками, переважно розміщеними у днища метантенка.

Досягається поставлена ​​задача і новим конструктивним виготовленням пристрою для здійснення наведеного вище нового способу послідовного пофазного анаеробного зброджування розріджених органічних відходів сільського та комунального господарства, що містить виготовляється з різних матеріалів герметичний резервуар круглої, овальної, квадратної, прямокутної або багатокутної форми в плані, конічні або пірамідальні днище і купол з прикріпленою до купола і не доходить до дна резервуара циліндричної або конічної концентричній перегородкою, однаковою в плані з формою резервуара і розділяє його на зовнішню і внутрішню камери, патрубки підведення розріджених органічних відходів та відведення збродженого осаду, засіб перемішування і підігріву зброджуються відходів та патрубки відведення біогазу з зовнішньої і внутрішньої камер, яке виконують так, що патрубок відведення біогазу з зовнішньої камери метантенка з'єднаний газопроводом з всмоктуючим патрубком інжектора, до напірного патрубка якого приєднаний теплообмінник, який взаємодіє з нагрівачем і насосом, сполученим своїм всмоктуючим патрубком з введенням в метантенк трубопроводом , а патрубок змішувальної камери інжектора з'єднаний з напірним трубопроводом нагрітої газорідинної суміші, введеним в метантенк, де у його днища всередині метантенка з'єднаний з встановленим над днищем рассредоточітелем потоку. Вирішується поставлена ​​задача і тим, що в якості нагрівача встановлено працюючий на біогазі опалювальний газовий апарат з водяним контуром, забезпечений автоматичним регулятором температури нагріву води.

Поставлена ​​задача досягається і тим виконанням пристрою, що всмоктує газопровід інжектора двома паралельно відокремленими газопроводами з'єднаний з газопроводом відведення біогазу з патрубка внутрішньої камери метантенка в газгольдер або в інший регулятор постійного тиску біоагаза у внутрішній камері метантенка, в один з яких вбудований редукційний клапан скидання надлишкового тиску біогазу з зовнішньої камери метантенка в газопровід відведення біогазу з внутрішньої його камери, а в другій паралельно відокремлений газопровід вбудований редукційний клапан подачі біогазу з газопроводу його відводу з внутрішньої камери в зовнішню камеру метантенка при утворенні в ній вакууму.

На кресленнях схематично наведено пристрій коаксіального метантенка, де на фіг. 1 показаний його загальний вигляд в розрізі з приєднаними до нього і вбудованими в нього газопроводами, редукційними клапанами, інжектором, насосом, теплообмінником, нагрівачем, трубопроводами і рассредоточітелем потоку, а на фіг. 2 показаний вид по А-А на фіг. 1 при круглій формі виконання резервуара метантенка в плані / при інших формах виконання резервуара метантенка в плані рассредоточітель потоку нагрітої газорідинної суміші встановлюють в центральній частині днища резервуара аналогічно як і при круглій формі його виконання з виконанням, що розмір Б більше розміру В /.

Коаксіальний метантенк / фіг. 1 і 2 / представляє собою герметичний / в даному виконанні - циліндричний / резервуар 1 з конічними днищем 2 і купольним покриттям 3 з газосборником 4, знизу під яким до нього приєднана не доходить до днища 2 резервуара 1 концентрическая у вигляді усіченого конуса перегородка 5, однакова за своєю формою в плані з формою резервуара 1 в плані і звернена своєю підставою Б до днища 2. Концентрична перегородка 5 поділяє резервуар 1 на зовнішню 6 і внутрішню 7 камери, в яких розміщені патрубки підведення розріджених відходів 8 і відведення збродженого осаду 9. з різноспрямованого трійника на кінці патрубка 8 забезпечується перемішування сбраживаемой маси у зовнішній камері 6 струменевим напором подаються розріджених відходів з трійника патрубка 8. Над зовнішньої 6 і внутрішньої 7 камерами виконані патрубки 10 і 11 відводу з них біогазу, тоді як патрубок 10 відведення біогазу з зовнішньої камери 6 метантенка з'єднаний газопроводом 12 з всмоктуючим патрубком 13 інжектора 14, до напірного патрубка 15 якого приєднаний теплообмінник 16 з нагрівачем 17 і насосом 18. Всмоктуючий патрубок 19 насоса 18 з'єднаний з трубопроводом 20 забору сбраживаемой маси з метантенка, тоді як патрубок змішувальної камери 21 інжектора 14 з'єднаний напірним трубопроводом 22 нагрітої газорідинної суміші з введенням в метантенк і до встановленим над його днищем 2 рассредоточітелем потоку 23.

Для забезпечення широкого діапазону регулювання заданих величин надлишкового тиску біогазу та його вакууму у зовнішній камері 6 - всмоктуючий газопровід 12 інжектора 14 двома відокремленими паралельними газопроводами 24 і 26 з'єднаний з газопроводом 28. При цьому в газопровід 24 вбудований редукційний клапан 25 скидання надлишкового тиску біогазу з зовнішньої камери 6 метантенка в газопровід 28 відведення біогазу з внутрішньої його камери 7, а в газопровід 26 вбудований редукційний клапан 27 подачі біогазу з газопроводу 28 в зовнішню камеру 6 метантенка при утворенні в ній вакууму.

З метою недопущення надходження біогазу з рассредоточітеля потоку нагрітої газорідинної суміші 23 в зовнішню камеру 6 розмір зовнішнього його габариту В виконаний менш розміру Б підстави конічної концентричній перегородки 5, що забезпечує більш повне використання худого біогазу нагрітої газорідинної суміші метаноутворюючих мікроорганізмами.

Інші трубопроводи / для контролю рівня і переливу та ін. /, Як і пристрій теплоізоляції метантенка, установка приладу КИПА - на кресленнях не показані, т. К. Їх виконання можливе у багатьох варіантах. Відповідно до вимог СНиП тиск біоагаза у внутрішній камері 7 метантенка встановлюється в межах 1,5-2,5 кПа / 150-250 мм вод. стовпа /.

Послідовне пофазні анаеробне зброджування розріджених органічних відходів сільського та комунального господарств в запропонованому коаксіальному метантенке виконують наступним чином.

Свіжі розріджені і переважно попередньо подрібнені органічні відходи вологістю 93 ± 4% по трубопроводу 8 під напором вводять в міжстінний зовнішню камеру 6, де струменями різноспрямованих з трійника патрубка 8 потоків вводяться відходи змішують з содержимой в камері 6 сбраживаемой масою. Завантаження метантенка розчиненими органічними відходами може проводитися як безперервно постійно, так і періодично циклічно один або кілька разів на добу. При завантаженні метантенка менш щільні трудносбражіваемие целюлоза, легнін, жир і білки, що містять легкі включення, спливають вгору, будучи до цього переміщені потоками струменів з вмістом камери 6 і засіяні з активним симбіозом розщеплюють / гидролизующих / мікроорганізмів, що забезпечують в першій фазі анаеробного зброджування руйнування складних з'єднань в більш прості з утворенням з них у другій фазі зброджування більш щільних кислот і амінокислот, що мають pH менше 7,2 і опускаються вниз по камері 6 в камеру 7, де pH більше 7,2 і де наступні ацетогенную і метаногенів фази анаеробного зброджування завершують .

Утворений в міжстінній камері 6 малокалорійний біогаз виводять з неї по патрубку 10, а більш калорійний біогаз, що утворюється в камері 7, виводять з метантенка по патрубку 11.

Постійне надходження нагрітої газорідинної суміші з рассредоточітеля потоку 23 у днища 2 камери 7 забезпечує одночасне поєднане газорідинної перемішування при нагріванні сбраживаемой маси з вливати в камеру 7 з камери 6 більш щільного потоку кислот і амінокислот, раскисляют висхідними розосередженими нагрітими газорідинними потоками сбраживаемой маси в камері 7. рясне надходження біогазу з газожидкостной сумішшю з рассредоточітеля потоку 23 спільно з біогазом, який виробляють метаноутворюючих мікроорганізми в камері 7, забезпечує біля основи газосборника 4 постійно "киплячу" поверхню сбраживаемой в метантенке маси, перешкоджаючи тим самим утворенню щільної кірки, тоді як при підйомі біогазу від днища 2 до основи газосборника 4 здійснюється досбражіваніе легких частинок маси і поглинання з худого біогазу з камери 6 вуглекислоти і сірководню на формування симбіозу мікроорганізмів, які здійснюють анаеробне зброджування в метантенке. Поєднане газорідинної перемішування сбраживаемой маси з її одночасним підігрівом до встановлюваної автоматично температури в одному потоці, що істотно спрощує і здешевлює експлуатаційне обслуговування метантенка, активізує і прискорює процес анаеробного зброджування зі збільшенням виходу біогазу і підвищує% вміст в його складі метану при зниженні вуглекислоти і сірководню.

Залежно від поставлених режимів роботи метантенка, обумовлених вологістю сбраживаемой маси, періодичністю та дозою завантаження відходів і їх складом, температурою зброджування і іншими факторами, тиск виробляється в камері 6 біогазу змінюється, тоді як тиск біогазу в камері 7 постійно і регулюється газгольдером або іншими пристроями в межах норм СНіП. При роботі насоса 18 зброжує в камері 7 маса засмоктується трубопроводом 20 і під тиском через теплообмінник 16 подається в інжектор 14, який через газопровід 12 і патрубок 10 засмоктує біогаз з камери 6. Утворена в камері змішувача 20 інжектора 14 підігріта газожидкостная суміш по трубопроводу 22 подається під напором в рассредоточітель потоку 23, який може бути виконаний в тому числі і у вигляді закільцьованої системи перфорованих трубопроводів. З отворів рассредоточітеля потоку 23 газожидкостная суміш окремими малими струминними потоками вводиться у внутрішню камеру 7, піднімається вгору і змішується з вмістом камери 7 і вливається в неї масою з камери 6.

При аварійному чи будь-якому іншому вимушене припинення роботи насоса 18 з інжектором 14, а і при спонтанному рясному газоутворення в камері 6 тиск біогазу в камері 6 може перевищити 2,0 кПа / 200 мм вод. стовпа /, що зумовить автоматичне спрацьовування редукційного клапана 25, і біогаз з камери 6 надійде в газопровід 28 і далі через газгольдер до споживача / в газопроводі 28, як і у внутрішній камері 7 метантенка, тиск біогазу підтримується газгольдером на рівні 2,0 кПа / .

При утворенні в камері 6 вакууму більше 2,0 кПа автоматично спрацьовує редукційний клапан 27, і біогаз з газопроводу 28 по газопроводу 26 надійде в камеру 6 і по газопроводу 12 буде відсмоктувати інжектором 14.

Залежно від видів, кількості і якості відходів, дози і періодичності їх завантаження в метантенк, температури зброджування і інших чинників в призначенні режиму роботи метантенка регулювальна величина тиску спрацювання редукційних клапанів 25 і 27 може змінюватися.

Підтримка встановлюється температури зброджування органічної маси в метантенке незалежно від температури зовнішнього середовища в різні періоди року забезпечується автоматично тим, що в трубопроводі введення сбраживаемой маси від насоса 18 в теплообмінник 16 встановлений / на кресленні не показаний / датчик температури, який взаємодіє з терморегулятором автоматичного регулювання температури води нагрівача 17, що забезпечує необхідний підігрів сбраживаемой маси в теплообміннику 16 до її введення в метантек через інжектор 14.

Запропонований спосіб послідовного пофазного анаеробного зброджування розріджених органічних відходів сільського господарства і комунальних стоків, що передбачає спільне гідравлічне рідинне і газове перемішування сбраживаемой маси одночасно з її підігрівом в коаксіальному метантенке в поєднанні з відсмоктуванням біогазу з його зовнішньої камери, може бути здійснений в діапазоні температур від 12 до 60 ^{o C,} вибір оптимальної з яких обумовлюється конкретними умовами.

Експериментальна перевірка запропонованого способу і метантенка для його здійснення, проведена стосовно анаеробного зброджування посліду курей, гною великої рогатої худоби і свиней, показала високу ефективність процесу, спростила його управління.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб послідовного пофазного анаеробного зброджування розріджених органічних відходів, що включає подачу в зовнішню камеру метантенка розріджених органічних відходів з подальшим їх послідовним анаеробним зброджуванням в зовнішній і внутрішній камерах метантенка, підігрів і перемішування сбраживаемой маси, висновок метантенка збродженого осаду і відбір біогазу з зовнішньої і внутрішньої камер, що відрізняється тим, що відбирається з зовнішньої камери метантенка біогаз змішують в інжекторі зі сбраживаемой в метантенке масою, яку до введення її в інжектор підігрівають, а нагріту газожидкостную суміш вводять у внутрішню камеру метантенка.

2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що введену у внутрішню камеру метантенка нагріту газожидкостную суміш розподіляють по внутрішній камері метантенка окремими розосередженими струминними потоками, переважно розміщеними у днища метантенка.

3. Пристрій для послідовного пофазного анаеробного зброджування розріджених органічних відходів, що містить виготовляється з різних матеріалів герметичний резервуар круглої, овальної, квадратної, прямокутної або багатокутної форми в плані, конічні або пірамідальні днище і купол з прикріпленою до купола і не доходить до днища резервуара концентричній, конічної або циліндричної перегородкою, однаковою в плані з формою резервуара і розділяє його на зовнішню і внутрішню камери, патрубки підведення розріджених органічних відходів та відведення зброджених опадів, засоби перемішування і підігріву зброджуються відходів та патрубки відведення біогазу з зовнішньої і внутрішньої камер, що відрізняється тим, що патрубок відведення біогазу з зовнішньої камери метантенка з'єднаний газопроводом з всмоктуючим патрубком інжектора, до напірного патрубка якого приєднаний теплообмінник, який взаємодіє з нагрівачем і насосом, сполученим своїм всмоктуючим патрубком з введенням в метантенк трубопроводом, а патрубок змішувальної камери інжектора з'єднаний з напірним трубопроводом нагрітої газорідинної суміші, введеним в метантенк.

4. Пристрій за п.3, що відрізняється тим, що напірний трубопровід подачі нагрітої газорідинної суміші в метантенк з'єднаний у його днища всередині метантенка з встановленим над днищем рассредоточітелем потоку.

5. Пристрій за п.3, що відрізняється тим, що в якості нагрівача встановлено працюючий на біогазі опалювальний газовий апарат з водяним контуром, забезпечений автоматичним регулятором температури нагріву води.

6. Пристрій за п.3, що відрізняється тим, що всмоктує газопровід інжектора двома паралельно відокремленими газопроводами з'єднаний з газопроводом відведення біогазу з патрубка внутрішньої камери метантенка в газгольдер або в інший регулятор постійного тиску біогазу у внутрішній камері метантенка, в один з яких вбудований редукційний клапан скидання надлишкового тиску біогазу з зовнішньої камери метантенка в газопровід відведення біогазу з внутрішньої його камери, а в другій паралельно відокремлений газопровід вбудований редукційний клапан подачі біогазу з газопроводу його відводу з внутрішньої камери в зовнішню камеру метантенка при утворенні в ній вакууму.

Версія для друку
Дата публікації 28.03.2007гг

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