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 RU2283289

СПОСІБ РОЗПОДІЛУ мулових осадів І ОТРИМАННЯ БІОГАЗУ

Ім'я винахідника: Торбен А. Бонда (DK); Ларс Йорген Педерсен (DK)
Ім'я патентовласника: Грін Фарм Енерджі А / С (DK)
Адреса для листування: 109240, Москва, Котельническая наб., 1/15, корп.А / Б, офіс № 8, "Костянтин Шилан і Ко.", Пат.пов. К.А.Шілану
Дата початку дії патенту: 2001.08.22

Винахід відноситься до анаеробного зброджування гною тварин, енергетичної біомаси і тому подібних органічних субстратів. Спосіб включає отримання органічного матеріалу, що містить тверду і / або рідку фракції; обробку згаданого органічного матеріалу на етапі обробки вапном під тиском при температурі від 100 до 220 ° С, що призводить до гідролізу органічного матеріалу, при цьому вапно складається з Са (ОН) ₃ і / або СаО, і на етапі відділення аміаку від згаданого матеріалу, обробленого вапном під тиском. При цьому вапно, що додається для відділення аміаку і знезараження органічного матеріалу, тримає в облозі розчинений ортофосфат. Технічний ефект - одержуваний оброблений органічний матеріал характеризується зниженою кількістю життєздатних мікроорганізмів і / або пріонів, що дозволяє переробляти живильні речовини, що містяться в сброженной біомасі, в добриво комерційної якості.

ОПИС ВИНАХОДИ

Перший аспект даного винаходу стосується анаеробного зброджування гною тварин (метод ліквідаційної переробки відстійних мас), енергетичної біомаси і тому подібних органічних субстратів. Технологія забезпечує переробку поживних речовин, що містяться в сброженной біомасі, в добриво комерційної якості. Бажано, щоб в загальній концепції оптимізації внутрішніх та зовнішніх характеристик тваринницьких господарств були об'єднані система поділу біогазу та мулових осадів даного винаходу і робота тваринницьких господарств.

Відповідно до одного з аспектів даного винаходу можливе видалення відходів тваринництва у вигляді туш тварин, відходів бойні, м'ясо-кісткового кормового борошна і т.п. На установці відходи переробляються в добрива для застосування на сільськогосподарських угіддях. У процесі переробки можливе зміст BSE (спонгіформними (губчаста) енцефалопатія корів ( «сказ корів»)) - пріонів або інших пріонів в значній мірі знижується, або виключається зовсім. Продукти тваринництва в даному випадку використовуються не як фураж, а як добриво. Розкладання можливих BSE-пріонів в біомасі, що переробляється на установці, разом з використанням переробленої біомаси в якості добрива замість фуражу в значній мірі зменшує, або виключає зовсім, ризик інфекційного зараження тварин або людей BSE-пріонами або їх модифікаціями.

Внутрішні характеристики пов'язані з аспектами якості, що мають відношення до управління тваринницькими фермами, і включають промислову гігієну, умови утримання тварин, контроль за викидами газів і пилу і безпеку харчових продуктів. Зовнішні характеристики пов'язані, головним чином, з виробництвом енергії і контролем за виходом у навколишнє середовище поживних речовин і газів теплиць і продажем високоякісних харчових продуктів, а й з альтернативним шляхом видалення туш тварин і т.п.

відділення аміаку

Хімія аміаку добре відома і відділення аміаку від різних рідин є добре відомою промисловою технологією. Наприклад, ця технологія застосовується в цукровій промисловості (Бунерт і ін., 1995 г., Чакук і ін. 1994 р Беніто і Кубера, 1996 г.) і муніципалітетами при обробці відвалів сміттєзвалищ (Чеунг і ін. 1997 г.) . Аміак може і відділятися від мулових осадів свиноферм на основі тих же принципів, що і в промисловості (Ляо і ін., 1995 г.).

Основний принцип, який використовується при великомасштабному відділенні аміаку, полягає в підвищенні рівня рН і аерація і нагріванні стічних вод або мулових осадів. Для підвищення рівня рН часто використовується Са (ОН) ₂ або СаО. Можуть використовуватися й інші підстави типу NaOH або КОН. Однак при промислових масштабах виробництва використовується вапно, наприклад в цементній промисловості, яка обходиться дешево і завжди доступна як масовий продукт.

З метою відокремлення аміаку шляхом поглинання з отриманням концентрату аміаку застосовуються абсорбційні колони, в яких часто використовується сірчана кислота. Сірчана кислота технічної якості є масовим продуктом, використовуваним в промисловості, і доступна для використання в абсорбційних колонах для відділення аміаку від мулових осадів та інших стічних вод (наприклад, Сакук і ін., 1994).

На основі досвіду, отриманого в цукровій промисловості, було знайдено, що найбільш придатними є наступні параметри: температура 70 ° С; рівень рН в межах 10-12; співвідношення рідкої фракції до газоподібної, рівне 1: 800, при ефективності 96%.

Для випадку відділення аміаку від мулових осадів при низьких температурах були знайдені наступні оптимальні параметри: температура 22 ° С; рівень рН близько 10-12; відношення рідкої фракції до газоподібної, рівне 1: 1200, при 90% ефективності і роботі протягом 150 ч (Ляо і ін., 1995 г.).

посилання

Беніто Г.Г. і Кубери М.Т.Г. (1996 г.) Видалення аміаку з потоків конденсату буряково-цукрового виробництва системою відділення-реабсорбції. Цукрова промисловість, 121, 721-726.

Benito GG and Cubero MTG (1996) Ammonia elimination from beet sugar factory condensate streams by a stripping-reabsorbing system. Zuckerindustrie 121, 721-726.

Бунерт У., Бучус Р., Брунс М., і Бухольц К. (1995 г.) Відділення аміаку. Цукрова промисловість, 120, 960-969.

Bunert U., Buczys R., Bruhns M., and Buchholz K. (1995) Ammonia stripping. Zuckerindustrie 120,960-969.

Чачук А., Зарзукі Р. і Ічіек Дж. (1994 г.) Математична модель абсорбції відгінних колон для видалення аміаку з конденсатів. Цукрова промисловість, 119, 1008-1015.

Chacuk A., Zarzycki R., and Iciek J. (1994) A mathematical model of absorption stripping columns for removal of ammonia from condensates. Zuckerindustrie 119,1008-1015.

Чеунг К.С., Чу Л.М і Уонг М.Х. (1997 г.) Відділення аміаку як попередня обробка для вилуговування звалищ. Забруднення води, повітря та ґрунту. 1994 р 209-221.

Cheung К.С., Chu LM, and Wong M. Н. (1997) Ammonia stripping as a pre-treatment for landfill leachate. Water Air and Soil Pollution 94, 209-221.

Ляо, П.Х., Чен А., і Ло К.В. (1995 г.) Видалення азоту із стічних вод свиноферми шляхом відділення аміаку. Біотехнологія і Прикладна Мікробіологія. 54, ІТ-20.

Liao, Р. Н., Chen A., and Lo К. V. (1995) Removal of nitrogen from swine manure wastewaters by ammonia stripping. Biotechnology & Applied Microbiology 54, IT-20.

Лужний і термічний гідроліз

Попередня теплова обробка біомаси перед анаеробним зброджуванням - технологія, яка добре описана в літературі, наприклад, авторами Лі і НІОК (1992 р). В останні роки попередня теплова обробка міських відходів і використовувалася в промисловому масштабі фірмою Камбіо АС, Біллінгстад, Норвегія (Cambi AS, Billingstad, Norway).

Уанг і ін. (1997 г (а і b)) виявили, що попередня теплова обробка міських відходів при 60 ° С і перебування у воді протягом 8 днів призводять до збільшеного виходу метану (52,1%). Подібний результат був отриманий авторами Танака та ін. (1997 г.), проте поєднання цього способу з лужним гідролізом дало найбільше збільшення виходу газу (200%). МкКарті і ін. Виконали ряд досліджень, в яких показали, що поєднання термічного і лужного гідролізу значно збільшує вихід газу. Однак перед тим як хімічний гідроліз значно збільшить вихід газу, необхідно, щоб рівень рН становив приблизно 10-12, але переважно 11 або вище.

Результати досліджень, виконані Уанг і ін. (1997 г.) і наведені в розділі 2.1 показали, що при стандартних параметрах відділення аміаку (рН приблизно 10-12, переважно 11 або більше і температура приблизно 70 ° С або більше протягом тижня) вихід газу збільшується.

посилання

Чи У.У. і Ноіке Т. (1992 р) Модернізація анаеробного зброджування активних мулових осадів стічних вод шляхом попередньої теплової обробки. Наука і технологія води 26, 3-4.

Li YY, and Noike T. (1992) Upgrading of anaerobic digestion of waste activated sludge by thermal pre-treatment. Water Science and Technology 26, 3-4.

МкКарті П.Л, Юнг Л.І., Госсетт Дж.М., Стакі Д.С. і Хілі молодший Дж.Б. Термічна обробка з метою збільшення виходу метану з органічних матеріалів. Стенфордський Університет, Каліфорнія 94305, США.

McCarty PL, Young LY, Gossett JM, Stuckey D.С., and Healy JR.JB Heat treatment for increasing methane yield from organic materials. Stanford University, California 94305, USA.

Танака С., Кобаяші Т., Каміяма К. і Білдан М.Л.Н.С. (1997 г.). Вплив тепло-хімічної попередньої обробки на анаеробне зброджування видаляються активних мулових осадів стічних вод. Наука і технологія води. 35, 209-215.

Tanaka S., Kobayashi Т. Kamiyama К. and Bildan MLNS (1997) Effects of thermo chemical pre-treatment on the anaerobic digestion of waste activated sludge. Water Science and Technology 35,209-215.

Уанг К., Ногучі С., Хара У., Шарон К., Какімото К. і Като У. (1997 г. (а)) Дослідження механізмів анаеробного зброджування: Вплив температури попередньої обробки на біологічне розкладання видаляються активних мулових осадів стічних вод. Технологія навколишнього середовища. 18, 999-1008.

Wang Q., Noguchi С., Hara Y., Sharon С., Kakimoto К., and Kato Y. (1997a) Studies on anaerobic digestion mechanisms: Influence of pre-treatment temperature on biodegradation of waste activated sludge. Environmental Technology 18, 999-1008.

Уанг К., Ногучі С.К., Кунінобу M., Хара У., Какімото К., Огава Х.И., і Като У. (1997 г. (b)). Вплив часу перебування у воді на анаеробне зброджування попередньо оброблених мулових осадів. Методи Біотехнології. 11, 105-108.

Wang Q., Noguchi С.К :, Kuninobu M., Hara Y., Kakimoto К. Ogawa HI and Kato Y. (1997b) Influence of hydraulic retention time on anaerobic digestion of pre-treated sludge. Biotechnology Techniques 11,105-108.

санітарна обробка

Санітарна обробка мулових осадів перед транспортуванням і використанням в поле становить важливу стратегію, що забезпечує скорочення ризику поширення комах, вірусів, бактерій і паразитів (наприклад, Бендіхен, 1999 г.). Анаеробне зброджування виявилося ефективним засобом зменшення числа комах в мулових опадах, але не привело до повного видалення цих організмів (Бендіхен, 1999 р .; Пагілла і ін., 2000 г.). Використання СаО для знезараження мулових осадів стічних вод і показало, що число яєць Ascaris і паразитів (Еріксен і ін., 1996 г.) і вірусів значно скоротилося, але вони не зникли повністю (Тернер і Бертон, 1997 г.).

посилання

Бендіхен Х.Дж. Гігієнічна безпека - результати наукових досліджень в Данії (вимоги знезараження на датських установках для отримання біогазу). Семінар, березень 1999 р .. Робоча група по біоенергії.

Bendixen HJ Hygienic safety - results of scientific investigations in Denmark (sanitation requirements in Danish biogas plants). Hohenheimer Seminar IEA Bio-energy Workshop March +1999.

Еріксен Л., Андерсен П., Ілсое Б. (1996 г.) Інактивація яєць Аскарід за час зберігання в мулових опадах стічних вод, оброблених вапном. Водне Дослідження. 30, 1026-1029.

Eriksen L, Andreasen P. Ilsoe B. (1996) Inactivation of Ascaris suum eggs during storage in lime treated sewage sludge. Water Research 30, 1026-1029.

Пагілла К.Р., Кім X., і Чеунбарн Т. (2000) Аеробна термофільна і мезофільна обробка відходів свиноферм. Водне Дослідження. 34, 2747-2753.

Pagilla К.R., Kirn H., and Cheunbarn T. (2000) Aerobic thermopile and anaerobic mesopile treatment of swine waste. Water Research 34, 2747-2753.

Тернер С. і Бертон К. X. (1997) Інактивація вірусів в мулових опадах свиноферм. Огляд. Технологія біоресурсів. 61, 9-20.

Turner С. and Burton С.H. (1997) The inactivation of viruses in pig slurries: a review. Bioresource Technology 61,9-20.

піна

Піноутворення, пов'язане з анаеробним зброджуванням, може викликати серйозну проблему для роботи бродильного апарату. Існує безліч речовин, які використовуються для усунення піни, включаючи різні полімери, рослинні масла (наприклад, рапсове масло) і різні солі (наприклад, Вардар-сука, 1998 г.). Однак полімери можуть завдати шкоди навколишньому середовищу і часто бувають дороги і неефективні.

посилання

Вардар-сука Ф. (1998 г.) Піноутворення: наслідки, запобігання і руйнування. Успіхи Біотехнології. 16, 913-948.

Vardar-Sukan F. (1998) Foaming: consequences, prevention and destruction. Biotechnology Advances 16, 913-948.

флокуляція

Іони кальцію відомі як засіб флокуляции речовин і частинок в результаті формування містків кальцію між органічними і мінеральними речовинами в розчині або суспензії, що забезпечує формування частинок в "пластівці" (наприклад, Санін та Весілінд, 1996 г.). З цієї причини кальцій використовується для зневоднення мулових осадів стічних вод (Хіггінз і Новак, 1997 г.).

посилання

Хіггінз М.Дж. і Новак Дж.Т. (1997 г.). Дія катіонів на осадження і зневоднення активних мулових осадів: Лабораторні результати. Дослідження водного середовища, 69, 215-224.

Higgins MJ and Novak JT (1997). The effects of cations on the settling and dewatering of activated sludge's: Laboratory results. Water Environment Research 69, 215-224.

Санін Ф.Д. і Весілінд П.А. (1996 г.) Синтетичні мулові опади: фізична / хімічна модель в розумінні біо-флокуляції. Дослідження водного середовища. 68, 927-933.

Sanin FD, and Vesilind PA (1996) Synthetic sludge: A physical / chemical model in understanding bio flocculation. Water Environment Research 68, 927-933.

Поділ мулових осадів за допомогою декантирують центрифуги, відділення фосфору

Протягом останніх 100 років декантірующі центрифуги застосували в багатьох індустріальних процесів.

До числа останніх прикладів використання декантирують центрифуг можна віднести установку Ново-Нордінск в місті Калундборг, в якій обробляються всі відходи великих установок по ферментації інсуліну. За допомогою декантирують центрифуги проводиться зневоднення мулових осадів міських відходів (Альфа Лаваль A / S). Декантірующі центрифуги відокремлюють сухе (тверде) речовина від мулових осадів або відходів, в той час як водна фракція або скидна вода прямує на звичайну станцію очищення стічних вод.

Експерименти з поділом гною рогатої худоби, свиней і дегазованих мулових осадів показують, що декантірующі центрифуги можуть легко обробляти всі види гною. Було виявлено, що центрифуги видаляють з попередньо сброженной, прогрітій рідини приблизно 70% сухої речовини, 60-80% всього фосфору і тільки 14% всього азоту (Меллер та ін., 1999 р .; Меллер, 2000 г. (а)). Відповідні значення для необробленої гною рогатої худоби і свиней були трохи нижче. Слід зазначити, що з відходів віддалялося тільки 14% всього азоту.

Повна розрахункова вартість обробки склала 5 данських крон на 1 м ³ мулових осадів при обсязі мулових осадів 20000 тонн або більше. У тих випадках, коли обсяг мулових осадів перевищує 20000 тонн, використання декантирують центрифуг для відділення сухого речовини і всього фосфору від мулових осадів є більш ефективним (Меллер та ін., 1999 г.).

При нормальних умовах обробляти мулові опади у декантирують центрифузі невигідно, тому що це не пов'язано ні з яким скороченням обсягу або іншими вигодами для фермерів. При внесенні оброблених мулових осадів в поле в результаті підвищеної швидкості інфільтрації в грунті може бути кілька зменшена втрата аміаку (Меллер, 2000 г. (b)), але для фермерів застосування декантирують центрифуги не є спонукальним стимулом.

посилання

Moller Н.В. (2000а) Opkoncentrering af ngeringsstoffer i husdyrgodning med dekantercentrifuge og skruepresse. Notat 12. September 2000, Forskningscenter Bygholm.

Mller HB (2000b) Gode resultater med at separere gylle. Maskinbladet 25. august, 2000..

Меллер Х.Б., Лунд І. і Соммер С.Г. (1999) Відділення твердої фракції гною худоби від рідкої: ефективність і вартість.

Moller Н.В., Lund I., and Sommer SG (1999) Solid-liquid separation of livestock slurry: efficiency and cost

Alfa Laval A / S Gylleseparering. Separeringsresultater med decantercentrifuge.

осадження фосфору

Майже негайно після введення кальцію у вигляді фосфату кальцію Са ₃ (РО ₄₎₂ фосфор осідає з розчину (Чеунг і ін., 1995 г.).

Чеунг К.С., Чу Л.М і Уонг М.Х. (1997 г.) Відділення аміаку як попередня обробка для вилуговування звалищ. Забруднення води, повітря та ґрунту. 1994 р 209-221.

Cheung К.С., Chu L M., and Wong M.Н. (1997) Ammonia stripping as a pre-treatment for landfill leachate. Water Air and Soil Pollution 94, 209-221.

Попередження утворення струверіта

Ще одним важливим аспектом є те, що осадження фосфору разом з відділенням аміаку запобігає утворенню струверіта (MgNF ₄ PO _4). Струверіт створює серйозну проблему в теплообмінниках, при транспортуванні по трубах і т.д. (Крюгер, 1993 г.). Механізм полягає у видаленні фосфору через освіту Саро _4, а і в видаленні аміаку за допомогою його відділення. При видаленні фосфору і аміаку струверіт не утворюється.

Krüger (1993) Struvit dannelse i biogasfsellesanlaeg. Krüger WasteSystems AS.

Фільтрація скидний води

Системи доочистки мулових осадів та мембранної фільтрації скидний води в останні 10 років були представлені у вигляді, наприклад, мембранних установок (BioScan A / S, Ansager ApS) і установок на основі парового стиснення (Funki A / S, Bjornkj r Maskinfabrikker A / S) . Ці системи призводять до валових витрат на 1 м ³ мулових осадів, рівним 50-100 датських крон. До того ж ці установки не можуть обробляти інші типи гною, крім рідкої фракції гною свиноферм.

Скорочення обсягу, отримане при використанні цих установок, часто становить не більше 50-60%, а це значить, що внесення залишків в поле в будь-якому випадку залежить від звичайних пристроїв. Отже, ці установки не конкурентоспроможні через рівень витрат і / або обмеженого скорочення обсягу.

Однак важливо обговорити і зрозуміти рівень витрат при використанні цих установок. Важливо і розглянути використання енергії у вигляді електрики, яке забезпечує механічне парове стиснення, яке становить приблизно 50 кВт · год на 1 тонну оброблених мулових осадів. Це означає, що застосування мембран може виявитися конкурентоспроможним в порівнянні з технологією випаровування, якщо припустити, що водна фракція, яка буде відфільтрована, складається з солей і невеликої кількості сухого речовини, які не викликають проблем мінералізації.

посилання

Аргаман У. (1984 г.) Видалення азоту з мулових осадів в окислювальному каналі. Водне дослідження. 18, 1493-1500.

Argaman Y. (1984) Single sludge nitrogen removal in an oxidation ditch. Water Research 18, 1493-1500.

Блоуін М., Бісаіллон Дж.Г., Беудет Р. і Ішагу М. (1988 р) Аеробне біологічне розкладання органічної речовини відходів свиноферм. Біологічні Відходи. 25, 127-139.

Blouin M., Bisaillon JG, Beudet R., and Ishague M. (1988) Aerobic biodegradation of organic matter of swine waste. Biological Wastes 25,127-139.

Боухабіла Е.Х., Ейм Р.Б. і Буіссон X. (1998 г.) Мікрофільтрація активних мулових осадів з використанням погружной мембрани з барботированием повітря (використання для обробки стічних вод). Опріснення. 118, 315-322.

Bouhabila EH, Aim R.В., and Buisson H. (1998) Micro filtration of activated sludge using submerged membrane with air bubbling (application to wastewater treatment). Desalination 118, 315-322.

Бертон С.Х., сниться Р.У., Місселбрук Т.Х. і Пейн Б.Ф. (1998 г.) Журнал досліджень з агротехніки. 71, 203.

Burton С.H., Sneath RW, Misselbrook TH, and Pain BF (1998) Journal of Agricultural Engineering Research 71, 203.

Камарро Л, Діаз Дж.М. і Ромеро Ф. (1996 г.) Доочистка анаеробно зброджених мулових осадів свиноферми. Біомаса та Біоенергія. 11, 483-489.

Camarro L, Diaz JM and Romero F. (1996) Final treatments for anaerobically digested piggery effluents. Biomass and Bioenergy 11, 483-489.

Дойл У. і Де Ла Нойє Дж. (1987 р) Аеробна очищення свинячого гною: Фізико-хімічні аспекти. Біологічні Відходи. 22, 187-208.

Doyle Y. and de la Noüe J. (1987) Aerobic treatment of swine manure: Physico-chemical aspects. Biological Wastes 22, 187-208.

Енгелхард Н., Фірка У. і Уарнкен У. (1998 г.) Включення мембранної фільтрації в процес очищення активних мулових осадів при обробці міських стічних вод. Наука і технологія води. 38, 429-436.

Engelhardt N .. Firk W., and Warnken W (1998) Integration of membrane filtration into the activated sludge process in municipal wastewater treatment. Water Science and Technology 38, 429-436.

Гаррауей Дж.Л. (1982 г.) Дослідження з аеробного очищення мулових осадів свиноферм. Сільськогосподарські Відходи. 4, 131-142.

Garraway JL (1982) Investigations on the aerobic treatment of pig slurry. Agricultural Wastes 4, 131-142.

Гінніван М.Дж. (1983 р) Вплив аерірованія на запах і тверду фракцію відходів свиноферм. Сільськогосподарські Відходи. 7, 197-207.

Ginnivan MJ (1983) The effect of aeration on odour and solids of pig slurries. Agricultural Wastes 7.197-207.

Гененг І.Є. і Харремес П. (1985 р) Нітрифікація при обертанні дискових систем-1. Критерій переходу від кисню до обмеження норми аміаку. Дослідження води. 19, 1119-1127.

Gönenc IE and Harremoes P. (1985) Nitrification in rotating disc systems-1. Criteria for transition from oxygen to ammonia rate limitation. Water Research 19,1119-1127.

Скотт Дж.А .; Нейлсон Д.Дж., Ліу У. і Бун П.М. (1998 г.) Система біореактора з подвійною функцією мембрани для збільшеної аеробного обробки високоміцних промислових відходів. Наука і технологія води. 38, 413-420.

Scott JA; Neilson DJ Liu W., and Boon PN (1998) A dual function membrane bioreactor system for enhanced aerobic remediation of high-strength industrial waste. Water Science and Technology 38, 413-420.

Сілва С.М., Ріве Д. У., Хузіан X., Рабі Х.Р. і Вудхауз К.А. (2000) Журнал науки про мембранах. 173, 87-98.

Silva С.М., Reeve DW, Husain H., Rabie HR, and Woodhouse KA (2000) Journal of Membrane Science 173. 87-98.

Вісванатан С., Янг Б-С., Муттамара С. і Майтанукро Р. (1997 г.) Застосування зворотного продування повітря в мембранному біореакторі. Наука і технологія води. 36, 259-266.

Visvanathan С., Yang BS., Muttamara S., and Maythanukhraw R. (1997) Application of air back flushing in membrane bioreactor. Water Science and Technology 36, 259-266.

Заіоум Р., Корон-Рамстрім А-Ф., Гер Р. (1996 г.) Заключне освітлення об'єднаної фільтрацією в баку аерірованія активних мулових осадів. Технологія навколишнього середовища. 17, 1007-1014.

Zaioum R., Coron-Ramstrim AF. Gehr R. (1996) Final clarification by integrated filtration within the activated sludge aeration tank. Environmental Technology 17, 1007-1014.

Теплова обробка в вапна

Термічний і хімічний гідроліз при температурах менше 100 ° С і тиску близько 1 атм підвищує ймовірність отримання біогазу з органічних речовин. Однак при такій обробці складні вуглеводи типу целюлози, геміцелюлози і лігніну гідролізуються в повному обсязі. При такій обробці волокна соломи, кукурудзи та інших зернових культур не придатні для отримання метану (Біерре і ін. 1996 р .; Шмідт і Томсен, 1998 р .; Томсен і Шмідт 1999 р .; Сіроха і Раї 1998 г.). Теплова обробка в вапна при помірних температурах близько 100 ° С добре підходить для підготовки цих субстратів до мікробного розкладання (Курелла і ін. 1997 р .; Чанг і ін. 1997 р .; Чанг і ін. 1998 г.).

Така обробка волокон целюлози цукрової тростини розміром 0,5 мм (4% Сао, при 200 ° С і 16 бар) забезпечує розкладання целюлози на такі органічні кислоти невеликої маси, як мурашина кислота, оцтова кислота, молочна кислота і т.д. При обробці целюлози 70% відповідної кількості вуглеводнів типу чистої глюкози (Аззам і Назер, 1993 г.) переходить в метан. Крім того, зелені зернові культури можна обробляти вапном в автоклаві, але при більш низьких температурах. Показано, що оптимальний результат досягається, коли водні гіацинти оброблялися при рН 11 і температурі 121 ° С (Патель та ін. 1993 г.).

Освіта поліциклічних ароматичних вуглеводнів і речовин, які є інгібіторами бактерій метану, може проходити при підвищених температурах (Варегем і ін. 1993 р .; Патель та ін., 1993 г.). Однак це явище не було помічено при відносно помірних температурах, які використовуються при тепловій обробці в вапна, в порівнянні з обробкою при температурах піролізу (Аззам і ін., 1993 г.). Температури піролізу настільки високі, що біомаса розпадається безпосередньо на такі гази як водень, метан і монооксид вуглецю, але на жаль при цьому утворюються і поліциклічні ароматичні вуглеводні і інші забруднюючі речовини.

посилання

Аззам А.М. і Наср М.І. (1993 г.) Термофізіко-хімічна попередня обробка відходів харчової промисловості для посилення анаеробного зброджування і ферментації біогазу. Журнал науки і техніки по навколишньому середовищу. 28, 1629-1649.

Azzam AM and Nasr MI (1993) Physicothermochemical pre-treatments of food processing waste for enhancing anaerobic digestion and biogas fermentation. Journal of Environmental Science and Engineering 28, 1629-1649.

Біерре А.Б., Ойсен А.Б., Фернкуіст Т., Плогер А., Шмідт А.С. (1996 г.). Попередня обробка соломи пшениці із застосуванням оксидування у вологому атмосфері і лужного гідролізу з отриманням преобразуемой целюлози і геміцелюлози. Біотехнологія і Біоінженерія. 49, 568-577.

Bjerre А.В., Oiesen А.В., Fernquist T., Ploger A., ​​Schmidt AS (1996) Pre-treatment of wheat straw using combined wet oxidation and alkaline hydrolysis resulting in convertible cellulose and hemicelluloses. Biotechnology and Bioengineering 49, 568-577.

Чанг BC, Нагвані M., Хольцаппле М.Т. (1998 г.) Оригінальні статті - попередня обробка вичавок пожнивних залишків і соломи пшениці вапном. Прикладна Біохімія і Біотехнологія. Частина А - Ферментна інженерія та біотехнологія. 74, 135-160.

Chang V, S., Nagwani M., Holtzapple MT (1998) Original articles - Lime pre-treatment of crop residues bagasse and wheat straw. Applied Biochemistry and Biotechnology Part A-Enzyme Engineering and Biotechnology 74, 135-160.

Чанг BC, Баррі Б., Хольцаппле М.Т. (1997 г.) Попередня обробка вапном проса прутьевидного. Прикладна Біохімія і Біотехнологія. Частина А - Ферментна інженерія та біотехнологія. 63-65, 3-20.

Chang VS, Barry В., Holtzapple MT (1997) Lime pre-treatment of switchgrass. Applied Biochemistry and Biotechnology Part A - Enzyme Engineering and Biotechnology 63-65, 3-20.

Курелла Н., Тадей М.Б., Ресчігно А., Рінальді А.С., Содді Г., Солана Е., Ваккаргіу С .; Санджюст Е., Рідальді А. (1997 г.) Попереднє очищення соломи пшениці в слаболужною / окислювальному середовищі. Біохімія Процесу. 32, 665-670.

Curelli N., Fadda M. В., Rescigno A., Rinaldi AC, Soddu G., Sollai E., Vaccargiu S .; Sanjust E., Rinaldi A. (1997) Mild alkaline / oxidative pre-treatment of wheat straw. Process Biochemistry 32, 665-670.

Патель В., Десаї M. і Мадамуор Д. (1993 г.) Попередня термохімічних обробка водяного гіацинта для поліпшеної біометанаціі. Прикладна Біохімія і Біотехнологія. 42, 67-74.

Patel V., Desai M., and Madamwar D. (1993) Thermo chemical pre-treatment of water hyacinth for improved biomethanation. Applied Biochemistry and Biotechnology 42, 67-74.

Шмідт А.С. і Томсен А.Б. (1998 г.) Оптимізація попередньої обробки соломи пшениці за допомогою вологого окислення. Технологія біоресурси. 64,139-152.

Schmidt AS and Thomson AB (1998) Optimisation of wet oxidation pre-treatment of wheat straw. Bioresource Technology 64, 139-152.

Сіроха С.К. і Раї С.Н. (1998 г.) Оптимізація умов обробки соломи пшениці вапном: Вплив концентрації, вологості і часу обробки на хімічний склад і ін-вітро зброджування. Наука і технологія корми, 74, 57-62.

Sirohi S.К. and Rai SN (1998) Optimisation of treatment conditions of wheat straw with lime: Effect of concentration, moisture content and treatment time on chemical composition and in vitro digestibility. Animal Feed Science and Technology 74, 57-62.

Томсен А.Б. і Шмідт А.С. (1999) Подальший розвиток хімічних і біологічних процесів для виробництва біоетілового спирту: оптимізація попередньої обробки і характеризація продукції. Національна Лабораторія Різо, Роськилде, Данія.

Thomsen А.В. and Schmidt AS (1999) Further development of chemical and biological processes for production of bio ethanol: optimisation of pre-treatment processes and characterisation of products. Rise National Laboratory, Roskilde, Denmark.

Варегем Г., Жадо П., Мок У.С.Л і Антал М.Дж. (1993 г.) Кінетика термічного розкладання целюлози в герметичних судинах при підвищеному тиску. Журнал Збірника аналітичного і прикладного піролізу. 26, 159-174.

Varhegyi G., Szabo P., Mok WSL, and Antal MJ (1993) Kinetics of the thermal decomposition of cellulose in sealed vessels at elevated pressures. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 26, 159-174.

Силос з енергетичної біомаси

Зазвичай енергетична біомаса використовується головним чином у вигляді твердого палива для спалювання (верба як дерев'яні дрова, солома або цілі насіння) або як паливо для двигунів (рапсове масло). В експериментах буряк і солома використовуються для виробництва етилового спирту (Парсбі; Сімі, 2001 р .; Густавссон і ін., 1995 р .; Уіман і Гудман, 1993 р .; Куч, 1998 г.). Широко поширене використання енергетичної біомаси і в інших частинах світу, де проводяться великі дослідження. У документах широко представлено використання наземних, а й морських і прісноводних установок (Гунаселан, 1997 р .; Джюелл і ін., 1993 р .; Джарвіс і ін., 1997 г.). У деяких дослідженнях показано, що анаеробна ферментація енергетичної біомаси є конкурентоспроможною по відношенню до іншого використання біомаси (Чіновет Д.П., Оуена Дж.М. і Легранд Р., 2001 г.).

Використання енергетичної біомаси має хороші стимули. Використання соломи організовано таким чином, що це буде помітно протягом багатьох наступних років. Використання дерев'яних дров здається економічно і практично обґрунтованим. З іншого боку, спалювання зерна викликає етичні заперечення. Виробництво зернових та неминуче пов'язане з використанням добрив і пестицидів і втратами азоту на полях. Азот і втрачається при спалюванні біомаси.

посилання

Бек Дж. Спільна ферментація рідкого гною і буряка в якості регенеративної енергії. Університет Хохенгейм, Факультет агротехніки і тваринництва.

Beck J. Co-fermentation of liquid manure and beets as a regenerative energy. University of Hohenheim, Dep. Agricultural Engineering and Animal Production. Personal communication.

Чіновет Д.П., Оуенс Дж.М. і Легранд Р. (2001 г.) Поновлюваний метан з анаеробного зброджування біомаси. Відновлюваних Енергія, 22,1-8.

Chynoweth DP, Owens JM, and Legrand R. (2001) Renewable methane from anaerobic digestion ofbiomass. Renewable Energy 22, 1-8.

Гунаселан В.Н. (1997 г.) Анаеробне зброджування біомаси для виробництва метану: огляд. Біомаса та Біоенергія, 13, 83-114.

Gunaseelan VN (1997) Anaerobic digestion ofbiomass for methane production: A review. Biomass and Bioenergy 13, 83-114.

Густавссон Л., Борьессон П., Бенгт Дж., Свеннінгсон П. (1995 г.) Скорочення виділення CO ₂ шляхом заміни викопного палива на біомасу. Енергія, 20, 1097-1113.

Gustavsson L, Borjesson P., Bengt J., Svenningsson P. (1995) Reducing CO ₂ emissions by substituting biomass for fossil fuels. Energy 20, 1097-1113.

Джюелл В.Дж., Куммінгс Р.Дж. і Річардс Б.К. (1993 г.) Ферментація метану енергетичної біомаси: максимальна кінетика перетворення і очищення біогазу на місці. Біомаса та Біоенергія, 5, 261-278.

Jewell WJ, Cummings RJ, and Richards В.К. (1993) Methane fermentation of energy crops: maximum conversion kinetics and in situ biogas purification. Biomass and Bioenergy 5, 261-278.

Ярвіс А., Нордберг А., Ярлсвік Т., Матьесен Б. і Свенссон Б.Х. (1997 г.) Поліпшення технології виробництва біогазу з силосу конюшини при додаванні кобальту. Біомаса та Біоенергія, 12, 453-460.

Jarvis A., Nordberg A., Jarlsvik Т., Mathiesen В., and Svensson В.Н. (1997) Improvement of a grass-clover silage-fed biogas process by the addition of cobalt. Biomass and Bioenergy 12, 453-460.

Куч П.Дж., Кроссуайт У.М. (1998 г.) Схема сільськогосподарського регулювання і виробництво біомаси. Біомаса та Біоенергія, 14, 333-339.

Kuch Р.J., Crosswhite WM (1998) The agricultural regulatory framework and biomass production. Biomass and Bioenergy 14, 333-339.

Parsby M. Halm og energiafgr Ж der - analyser af okonomi, energi og miljo. Rapport Nr. 87, Statens Jordbrugs og Fiskeriokonomiske Institut.

Сімс Р.Х.Е. (2001 г.) Біоенергія - поновлюваний приймач вуглецю. Відновлювана Енергія, 22, 31-37.

Sims RHE (2001) Bioenergy - a renewable carbon sink. Renewable Energy 22, 31-37.

Віман С.Є. і Годман Б.Дж. (1993 г.) Біотехнологія для виробництва палива, хімікатів і матеріалів з біомаси. Прикладна Біохімія і Біотехнологія, 39, 41-59.

Wyman С.Є. and Goodman В.J. (1993) Biotechnology for production of fuels chemicals and materials from biomass. Applied Biochemistry and Biotechnology 39, 41-59.

Банкс С.Дж. і Хамфрейс П.М. (1998 г.) Анаеробна очищення лігноцелюлозної субстрату з буферним дією з малим природним рівнем рН. Наука і технологія води. 38, 29-35;

Banks С.J. and Humphreys PN (1998) The anaerobic treatment of a ligno-cellulosic substrate offering little natural pH buffering capacity. Water Science and Technology 38, 29-35;

Коллеран Е., Уілкі А., Баррі М., Фаерті Г., O'Келлі Н. і Рейнольдс П.Дж. (1983 р) Одно- і двоступенева анаеробне зброджування на фільтрах відходів сільськогосподарського виробництв. Третій міжнародний симпозіум по анаеробного зброджування, стр.285-312, Бостон, США (1983 р).

Colleran Е., Wilkie A., Barry М., Faherty G, O'kelly N. and Reynolds PJ (1983) One and two stage anaerobic filter digestion of agricultural wastes. Third Int. Symp. on Anaerobic Digestion, pp.285-312, Boston MA (1983).

Дугба П.М. і Жанг Р. (1999) Обробка мулових осадів молочного виробництва з двоступінчастими анаеробними системами реактора групового секвенування - робота в термофильном або мезофільному режимі. Технологія біоресурсів, 68, 225-233.

Dugba PN, and Zhang R. (1999) Treatment of dairy wastewater with two-stage anaerobic sequencing batch reactor systems - thermopile versus mesopile operations. Bioresource Technology 68, 225-233.

Гош С., Омбергт Дж.П. і Піпін П. (1985 р) Виробництво метану з промислових відходів за допомогою двофазного зброджування. Дослідження води, 19, 1083-1088.

Ghosh S., Ombregt JP, and Pipyn P. (1985) Methane production from industrial wastes by two-phase digestion. Water Research 19, 1083-1088.

Хан У., Санг С. і Дагу PP (1997 г.) Температурно-етапне анаеробне зброджування мулових осадів. Наука і технологія води, 36, 367-374.

Han Y., Sung S., and Dague RR (1997) Temperature-phased anaerobic digestion of wastewater sludge's. Water Science and Technology 36, 367-374.

Крилова М.І., Хабібуллін Р.Е., Наумова Р.П., Нагель М.А. (1997 г.) Вплив аміаку і методи видалення посліду домашньої птиці під час анаеробної обробки. Журнал Хімічної Технології та Біотехнології, 70, 99-105.

Krylova NI, Khabiboulline RE, Naumova RP Nagel MA (1997) The influence of ammonium and methods for removal during the anaerobic treatment of poultry manure. Journal of Chemical Technology and Biotechnology 70, 99-105.

Хансен К. Х., Ангелідакі І., Арінг Б.К. (1998 г.) Анаеробне зброджування свинячого гною: інгібування аміаком. Дослідження води, 32, 5-12.

Hansen К.М., Angelidaki I., Ahring В.К. (1998) Anaerobic digestion of swine manure: inhibition by ammonia. Water Research 32, 5-12.

Кайаніан М. (1994 г.) Характеристики процесу анаеробного зброджування твердих частинок при різних концентраціях аміаку. Журнал хімічної технології та біотехнології, 59, 349-352.

Kayhanian M. (1994) Performance of high-solids anaerobic digestion process under various ammonia concentrations. Journal of Chemical Technology and Biotechnology 59, 349-352.

Уанг К., Ногучі С.К., Кунінобу М., Хара У., Какімото К., Огава Х.И., і Kato Y. (1997) Вплив часу перебування у воді на анаеробне зброджування попередньо оброблених мулових осадів. Методи Біотехнології, 11, 105-108.

Wang Q., Noguchi С.К., Kuninobu М., Hara Y., Kakimoto К., Ogawa HI, and Kato Y. (1997) Influence of hydraulic retention time on anaerobic digestion of pre-treated sludge. Biotechnology Techniques 11, 105-108.

Системи утилізації туш тварин і т.д.

Існуюча система утилізації туш тварин передбачає реєстрацію установок, які мають ліцензію на обробку туш тварин. Спочатку з туш тварин отримували м'ясо-кісткове кормове борошно, яка традиційно використовувалася в якості корму для тварин.

Справжня криза коров'ячого сказу припинив цю практику відповідно до рішення Комісії Європейських Співтовариств, в якому говорилося про те, що м'ясо-кісткове кормове борошно можна використовувати як корм для тварин.

Скотарство і пов'язаний з ним бізнес в Європі зіткнулися з вибором: знайти альтернативний шлях використання м'ясо-кісткового кормового борошна або альтернативний спосіб видалення цієї муки. Однак це - важке завдання через обмеження, що накладаються ризиком поширення пріонів-BSE або інших пріонів, які можливо присутні в борошні або в частинах туш тварин.

Використання м'ясо-кісткового кормового борошна або туш тварини на звичайних установках для отримання біогазу звичайно не бажано і можливо тільки частково. Обробка туш тварин на установках, які отримали ліцензію на обробку таких тварин, як правило виконується при температурах близько 130 ° С, тиску приблизно 2-3 бару і з витримкою 20 хв. Такі умови не використовуються на звичайних установках для отримання біогазу.

Нижче наводяться патенти і заявки на патенти, в яких описано попередньої рівень техніки.

У DE 3737747 описується установка і спосіб для відділення азоту. До гною додають СаО, за допомогою якого відділяється аміак, при цьому згаданий аміак поглинається водним розчином, що містить соляну кислоту. В даному прикладі не описано безліч аспектів даного винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, поліпшуються умови утримання тварин, використовується енергетична біомаса, в розчині сірки поглинається аміак, осідає фосфор, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

У DE 4201166 описується спосіб паралельної обробки різних органічних відходів, при цьому відходи поділяються на три фракції, що містять різні кількості твердих компонентів. Перед ферментацією і отриманням біогазу тверді фракції гомогенізуються. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, поліпшуються умови утримання тварин, використовується енергетична біомаса, в розчині сірки поглинається аміак, осідає фосфор, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

У DE 4444032 описується установка і спосіб, відповідно до яких мулові опади перемішуються в першому реакторі, аеруються і з метою відокремлення аміаку до них додається вапно до отримання рівня рН 9,5. У другому реакторі з метою нейтралізації мулових осадів та осадження твердої фракції додається сіль, яка містить залізо і полімер. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, поліпшуються умови утримання тварин, використовується енергетична біомаса, в розчині сірки поглинається аміак, осідає фосфор, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

У DE 196615063 описується процес, відповідно до якого аміак відділяється від збродженого гною. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, використовується енергетична біомаса, осідає фосфор, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

В ЕР 0286115 описується спосіб отримання біогазу, відповідно до якого в гній вводяться жирні кислоти або склади, що містять жирні кислоти. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, використовується енергетична біомаса, осідає фосфор, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

В EP 0351922 описується установка і спосіб, відповідно до яких від рідкого гною відокремлюється аміак, діоксид вуглецю і фосфат вуглецю. Від ферми гній цистернами транспортується на установку, де мулові опади обробляють гарячим повітрям, і при цьому відділяється частина аміаку і діоксиду вуглецю. Частину мулових осадів нагрівають і додають вапно до отримання рівня рН 10-11, при цьому відділяється аміак і утворюється фосфат кальцію. Відокремлюваний аміак поглинається кислим розчином з формуванням солі амонію, яка сушиться і використовується як добриво. Для відділення твердої фракції від мулових осадів використовується декантирують центрифуга. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, поліпшуються умови утримання тварин, використовується енергетична біомаса, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

У ES 2100123 описується установка і спосіб, відповідно до яких очищається рідкий гній. Органічні компоненти розкладаються і обложена тверда фракція видаляється декантирують центрифугуванням. У рідину додається кислота і вона вноситься в землю або проходить ще один етап очищення аерування та відділенням аміаку. Очищена рідина направляється на водоочисну установку. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, поліпшуються умови утримання тварин, на ранньому етапі відводиться аміак, використовується енергетична біомаса, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

У FR 2576741 описується процес отримання біогазу шляхом ферментації рідкого гною. Мулові опади обробляються вапном, і одержуваний осад видаляється. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, використовується енергетична біомаса, осідає фосфор, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

В GB 2013170 описується установка і спосіб отримання біогазу. У першому реакторі органічний матеріал подкисляется, і видаляється тверда фракція. Рідка фракція відводиться в другій реактор, в якому відбувається анаеробне зброджування з отриманням газу метану. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, поліпшуються умови утримання тварин, видаляється аміак, використовується енергетична біомаса, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

У DE 19644613 описується спосіб отримання твердих добрив із гною. У рідкий гній разом з СаО або Са (ОН) ₂ додається субстрат від виробництва біогазу. Відокремлений аміак збирається. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, використовується енергетична біомаса, осідає фосфор, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

У DE 19828889 описується спільна ферментація біомаси після збору врожаю і органічних відходів з отриманням біогазу. Матеріал гомогенізується і ферментує. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, використовується енергетична біомаса, осідає фосфор, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

В US 4041182 описується спосіб виробництва кормів для тварин з органічних відходів. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, використовується енергетична біомаса, осідає фосфор, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

В US 4100023 описується установка і процес для отримання газу метану і добрив. У першому реакторі відбувається аеробне зброджування гомогенізоване матеріалу. У другому реакторі, який нагрітий, відбувається анаеробне зброджування і отримання біогазу. Добрива отримують в рідкому вигляді. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, поліпшуються умови утримання тварин, відділяється аміак, використовується енергетична біомаса, запобігає утворенню струверіта т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

В US 4329428 описується установка для анаеробного зброджування, зокрема, матеріалу з різних зелених рослин і використання отриманого біогазу. В установці застосовується розкладання, що викликається термофільними або мезофільними анаеробними бактеріями. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, відділяється аміак, осідає фосфор, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

В US 4579654 описується установка і процес для отримання біогазу з органічних матеріалів. Тверді матеріали проходять гідроліз, подкисляемого і ферментують. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, поліпшуються умови утримання тварин, відділяється аміак, використовується енергетична біомаса, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

В US 4668250 описуються процес, відповідно до якого за допомогою аерації від рідини відокремлюється аміак. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, використовується енергетична біомаса, осідає фосфор, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

В US 4750454 описується установка для анаеробного зброджування гною тварин і використання біогазу, отриманого в даному процесі. В установці застосовується розкладання, що викликається термофільними або мезофільними анаеробними бактеріями і використовується місцевий газовий двигун, обладнаний електрогенератором. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, відділяється аміак, осідає фосфор, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

В US 5071559 описується спосіб обробки гною. У гній додається вода і суміш подкисляется. Рідина випаровується, потім знову конденсується в іншому реакторі і проходить анаеробну обробку з отриманням біогазу. Зброджених рідина фракціоніруется і потім піддається анаеробної обробки. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, поліпшуються умови утримання тварин, відділяється аміак, використовується енергетична біомаса, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

В US 5296147 описується процес обробки гною та інші органічні компоненти. Органічні відходи проходять ферментацію, а потім нитрифицирующих і Денітрифікуючі. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, поліпшуються умови утримання тварин, відділяється аміак, використовується енергетична біомаса, запобігає утворенню струверіта, формування і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

У US5389258 описується спосіб отримання біогазу від напівтвердих і твердих органічних відходів. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, поліпшуються умови утримання тварин, відділяється аміак, використовується енергетична біомаса, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

В US 5494587 описується процес каталітичної обробки гною зі зменшенням концентрації азоту. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, поліпшуються умови утримання тварин, відділяється аміак, використовується енергетична біомаса, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

В US 5525229 описується загальна процедура анаеробного зброджування органічних речовин в термофільних і мезофільних умовах.

В US 5593590 описується поділ і обробка рідких і твердих органічних відходів після поділу цих двох фракцій. Рідка фракція проходить ферментацію з отриманням біогазу, після чого слід видалення компонентів обложеної твердої фракції, які частково циркулюють в процесі. Тверду фракцію обробляють за допомогою аеробного процесу і отримують компост, добрива або корму для тварин. Частина отриманого біогазу, що містить метан і СО _2, використовується повторно для зниження рівня рН рідкої фракції при поглинанні CO _2. З рідких фракцій осадженням виділяється тверда фракція, наприклад, за допомогою декантирують центрифуги і аміак відділяється від рідини при рН 9-10. Скидна вода може використовуватися для чищення стійл. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, поліпшуються умови утримання тварин за допомогою соломи, перед виробництвом біогазу відділяється аміак, використовується енергетична біомаса, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

В US 5616163 описується спосіб обробки гною, азот з якого використовується у виробництві добрив. У рідкий гній додається СО ₂ і / або CaSO _4, за допомогою яких відділяється аміак. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, поліпшуються умови утримання тварин за допомогою соломи, перед виробництвом біогазу відділяється аміак, використовується енергетична біомаса, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

В US 5656059 описується спосіб обробки гною, азот з якого з допомогою нітрифікації використовується у виробництві добрив. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, поліпшуються умови утримання тварин за допомогою соломи, перед виробництвом біогазу відділяється аміак, використовується енергетична біомаса, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

В US 5670047 описується загальна процедура анаеробного розкладання органічних підкладок з отриманням газу.

В US 5681481, US 5783073 і US 5851404 описується процес і пристрій стабілізації мулових осадів. Для отримання рівня рН и 12 додаються вапно і маса нагрівається не менш ніж до 50 ° С протягом 12 годин. Відділяється аміак і або викидається в атмосферу, або рециркулює в системі. У схемі може використовуватися камера попереднього нагріву, етап декантирують центрифугування, а й етап змішування мулових осадів, щоб підтримувати їх в рідкому стані. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, поліпшуються умови утримання тварин за допомогою соломи, перед виробництвом біогазу відділяється аміак, використовується енергетична біомаса, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

В US 5746919 описується процес, відповідно до яким не органічні відходи обробляються в термофильном анаеробному реакторі, а потім в мезофільному анаеробному реакторі. В обох реакторах отримують газ - метан. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, поліпшуються умови утримання тварин за допомогою соломи, перед виробництвом біогазу відводиться аміак, використовується енергетична біомаса, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

В US 5773526 описується процес, відповідно до якого спочатку рідкі і тверді органічні відходи проходять ферментацію в мезофільному режимі, а потім в термофільному. Тверді компоненти гідролізуються і окислюються. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, поліпшуються умови утримання тварин за допомогою соломи, перед виробництвом біогазу аміак відділяється, використовується енергетична біомаса, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

В US 5782950 описується ферментація біологічних відходів за допомогою гомогенізації, аерування та нагріву маси. Відходи проходять фракціонування з перекладом в рідку і тверду фракції. Тверді фракції переводяться в компост. Рідкі фракції проходять ферментацію в анаеробному мезофільному і термофильном режимах з отриманням біогазу. Скидна вода рециркулює між реактором для виробництва біогазу та етапом гомогенізації. Скидна вода на виході реактора для виробництва біогазу обробляється на установці освітлення. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, поліпшуються умови утримання тварин, перед виробництвом біогазу відділяється аміак, використовується енергетична біомаса, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

В US 5853450 описується спосіб отримання пастеризованого компосту з органічних відходів і зелених рослинних матеріалів. Рівень рН органіки збільшений до 12 і температура піднімається до 55 ° С. Після введення зеленого рослинного матеріалу рівень рН знижується до 7-9,5. Суміш проходить ферментацію. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, поліпшуються умови утримання тварин, перед виробництвом біогазу відділяється аміак, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

В US 5863434 описується спосіб стабілізації органічних відходів шляхом розкладання з використанням психрофільні анаеробного режиму. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, поліпшуються умови утримання тварин, перед виробництвом біогазу відділяється аміак, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

В US 6071418 описується спосіб і система для обробки гною за допомогою озону шляхом створення аеробних і анаеробних зон всередині матеріалу. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, поліпшуються умови утримання тварин, перед виробництвом біогазу відділяється аміак, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

В US 6171499 описується удосконалений спосіб ферментації побутових і промислових відходів. Відходи сбраживаются в анаеробному процесі з отриманням біогазу, який використовується в газовій турбіні разом з природним газом. Зброджених матеріал зневоднюється, і мулові опади відправляються на сміттєспалювальний завод. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, поліпшуються умови утримання тварин, перед виробництвом біогазу відділяється аміак, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

У WO 8400038 описується виробництво біогазу та дегазованих і стабілізованих добрив. У внутрішньому реакторі відбувається термофільне розкладання, а в зовнішньому реакторі - мезофильное. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, поліпшуються умови утримання тварин, перед отриманням біогазу відділяється аміак, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

У WO 8900548 описується використання іонів Са і іонів Mg в процесі отримання біогазу. Іони металу пригнічують піноутворення. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, поліпшуються умови утримання тварин, перед виробництвом біогазу відділяється аміак, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

У WO 9102582 описується установка і спосіб виробництва газу і запобігання поширенню шкідливих сполук у навколишнє середовище шляхом мокрою газоочистки. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, поліпшуються умови утримання тварин, перед виробництвом біогазу відділяється аміак, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

У WO 9942423 описується спосіб і установка для отримання біогазу. Волокна і частки гною компостуються, і рідка фракція ферментує в анаеробному режимі і від неї відділяється азот. Солі фосфору і калію використовуються для одержання добрив зворотним осмосом. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, поліпшуються умови утримання тварин, перед отриманням біогазу відділяється аміак, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

На сайті www.iqb.fhg.de/Uwbio/en/Manure.en.shtmll описується процес отримання біогазу із гною. Тверда фракція дегазованого гною використовується для отримання компосту. З рідкої фракції відбирається азот, який використовується в якості добрива. Для відділення твердих компонентів з суміші може застосовуватися декантирують центрифуга. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, поліпшуються умови утримання тварин, перед виробництвом біогазу відділяється аміак, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

На сайті http://riera.ceeeta.pt/images/iikbio mass.shtml описується отримання біогазу методом анаеробного розкладання. У даній системі може використовуватися декантирують центрифуга. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, поліпшуються умови утримання тварин, перед виробництвом біогазу відділяється аміак, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

На сайті www.biogas.ch/f+e/memen.shtml описуються можливості зменшення суміші з твердих компонентів. Розглядається обертається дисковий реактор, плівковий реактор, ультрафільтрація і зворотний осмос. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, поліпшуються умови утримання тварин, перед виробництвом біогазу відділяється аміак, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

На сайті www.biogas.ch/f+e/grasbasi.shtml описується анаеробне розкладання біомаси силосу і гною з виробництвом біогазу. Описано два процеси: 1) біомаса силосу ріжеться на частини розміром 1-3 см і направляється в рідку фракцію, що містить гній. Суміш проходить ферментацію при 35 ° С; 2) суха ферментація гною і біомаси силосу без використання рідини. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, поліпшуються умови утримання тварин, відділення аміаку перед виробництвом біогазу, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

На сайті www.biogas.ch/f+e/2stede.shtml описується виробництво біогазу. Під обертається барабанному решеті виконуються гідроліз і підкислення органічних відходів, рідка фракція яких направляються на аеробне розкладання з отриманням біогазу. В даному прикладі не описано безліч аспектів винаходу. Поряд з іншими аспектами застосовується попередня обробка типу лужного гідролізу, поліпшуються умови утримання тварин, перед виробництвом біогазу відділяється аміак, запобігає утворенню струверіта і т.д. і біогаз використовується в газовому двигуні на місці або в трубопроводах природного газу.

Даний винахід показаний новий спосіб утилізації енергетичної біомаси, а саме анаеробне зброджування гною тварин на установках для отримання біогазу на фермах. Процес і включає відділення мулових осадів, тобто переробку поживних речовин гною тварин.

Винахід може і використовуватися для зброджування туш тварин, м'ясо-кісткового кормової муки і т.д. спільно з гноєм / енергетичної біомасою, що дозволяє видаляти туші тварин і т.п., одночасно спрощуючи виробництво добрив з відходів тваринництва і сільськогосподарських культур, гною і т.п.

Технологія дозволяє використовувати кормові культури річного обороту типу буряка, кукурудзи або конюшини, вміст сухої речовини на 1 гектар у яких вище, ніж у зернових злаків. Фуражні культури і можуть використовуватися як "кормові культури" і в сівозмінах. Даний винахід показані можливості використання непридатних земель для вирощування енергетичної біомаси.

У центрі уваги лежить ідея про те, що біогаз в майбутньому буде конкурентоспроможним в порівнянні з природним газом і, таким чином, буде привабливим з комерційної точки зору і його виробництво не буде вимагати субсидій. Існує й думка про те, що виробництво енергії в Данії має покривати значну частину енерговитрат, тобто воно повинно бути на тому ж рівні, що і споживання природного газу (близько 150 ПДж в рік). Крім того, очевидні вигоди з точки зору охорони навколишнього середовища, умов утримання тварин і безпеки харчових продуктів.

Оцінка Парсбі потенційного виробництва енергії від використання енергетичної біомаси, зокрема зернових злаків, склала 50-80 ПДж в рік. У короткостроковій перспективі для цього буде потрібно близько 150000 га землі, а в довгостроковій перспективі близько 300000 га. Однак з розрахунку вмісту сухої речовини, що дорівнює 15 тоннам на 1 га буряків, включаючи бадилля, які необхідно зброджувати в установках по виробництву біогазу, потенційне виробництво енергії складе приблизно 100 ПДж в рік. Сюди слід додати енергію, одержувану від зброджування гною (приблизно 25 ПДж). При використанні нових сортів буряка вихід сухої речовини може істотно перевищити існуючі рівні, тобто скласти 25 тонн на гектар.

Суть винаходу полягає в поєднанні процесів, що дозволяє збільшити виробництво біогазу, відокремити аміак і надалі використовувати і обробляти залишки бродіння і відділення аміаку (скидна вода).

Винахід характерно тим, що в ньому прості і надійні технології можуть об'єднуватися з центральною ідеєю винаходу. Отримано проста і надійна енергетична установка з енергетичними та економічними характеристиками, що значно перевищують такі звичайних установок. Енергетична установка інтегрується в систему управління тваринницького комплексу і сільськогосподарських угідь. Звідси випливає, що винахід складається з безлічі аспектів.

Відповідно до першого кращим аспектом цього винаходу можна протидіяти інфекціям і поширенню мікробних і паразитарних хвороботворних організмів, які становлять небезпеку для тварин, типу Campylobacter, Salmonella, Yersinia, Ascaris, а й інших мікробних і паразитарних організмів по повітрю і на сільськогосподарські угіддя. Таким чином, знижується, якщо не виключається зовсім, загроза інфікування людей.

Згідно з другим кращим аспектом цього винаходу можна знизити кількість BSE-пріонів, що містяться в гної, фуражі, відходах бойні, м'ясо-кісткового кормової борошні і т.д. Це досягається поєднанням попередньої обробки і зброджування. Частково цей аспект цього винаходу дає можливість обробки туш тварин, відходів бойні і т.д., забезпечуючи при цьому використання поживних речовин, що містяться в тушах тварин в якості добрив. Зменшення кількості BSE-пріонів, що містяться в тушах тварин, м'ясо-кісткового кормової борошні і т.д., а й в гної, фуражі, відходах бойні і т.д. і / або виключення їх зовсім при використанні процесу даного винаходу є необхідною умовою обробки відходів. Відповідно до даного винаходу це досягається поєднанням попередньої обробки і зброджування. Ця процедура альтернативна до існуючої процедури (проте, тепер вона заборонена комісією ЄС) обробки туш тварин на центральних установках і отримання різної продукції типу м'ясо-кісткового кормової муки, яка використовується головним чином як корм.

Відповідно до третього кращим аспектом цього винаходу з гною тварин можна виділяти азот і фосфор і переробляти ці поживні речовини в добрива комерційної якості.

Відповідно до четвертим кращим аспектом винаходу біогаз можна отримувати у великій кількості від використання широкого спектру органічних речовин, включаючи всі типи гною, енергетичної біомаси, залишки біомаси та інші органічні відходи.

Відповідно до п'ятим кращим аспектом цього винаходу можна забезпечити оптимальні умови утримання тварин в скотарнях при одночасному зниженні викиду пилу і газів типу аміаку. Це досягається промиванням скотарень з використанням скидний води або її рециркуляцією.

Відповідно до шостим найкращим аспектом цього винаходу пропонується отримати вигоду з усього діапазону переваг, пов'язаних з різними аспектами винаходу.

Згідно з іншими кращими аспектами цього винаходу кращою є будь-яка комбінація центральної ідеї винаходу з будь-яким одним аспектом або великим числом аспектів.

На фіг.1 зображений кращий варіант винаходу. У цьому варіанті гній (послід), переважно в рідкому вигляді, отриманий на оборі або в стійлі (1) для вирощування тварин, включаючи таких домашніх тварин, як свині, рогата худоба, коні, кози, вівці, і / або домашньої птиці, включаючи курчат, індичок, качок, гусей, і т.п., подається або в один, або в обидва резервуара попередньої обробки - перший (2) і / або другий (3).

Принцип роботи полягає в тому, що гній, переважно в рідкому вигляді, включаючи, відповідно до одним з варіантів, воду типу скидний води, яка використовується для чищення скотарень або стійла, подається в перший резервуар попередньої обробки, що включає резервуар відділення аміаку, де аміак відділяється за допомогою введення в резервуар відділення аміаку, наприклад, СаО і / або Са (ОН) _2. Однак СаО і / або Са (ОН) ₂ може вводитися в рідкий гній до подачі рідкого гною в перший резервуар попередньої обробки або резервуар відділення аміаку.

Одночасно з введенням СаО і / або Са (ОН) ₂ або на більш пізній стадії в резервуарі попередньої обробки, що включає резервуар відділення аміаку, виконується відділення аміаку і / або відбувається нагрів, і відокремлюваний азот або аміак переважно перед відправкою на зберігання відводиться в окремий резервуар (11). Перед відправкою в окремий резервуар на зберігання відокремлюваний аміак, що включає азот, переважно перекладається в колону резервуара відділення аміаку в першому резервуарі попередньої обробки.

Перед відправкою в перший резервуар попередньої обробки (2), що включає резервуар відділення аміаку, як описано вище, органічні матеріали, які погано сбраживаются мікробними організмами під час анаеробного зброджування, бажано обробляти в другому резервуарі попередньої обробки (3). Такі органічні матеріали зазвичай містять значні кількості, наприклад, клітковини і / або геміцелюлози і / або лігніну, наприклад більше 50% в масовому відношенні клітковини, і / або геміцелюлози, і / або лігніну, в сухій масі органічного матеріалу типу соломи, зернових культур, включаючи зерно, відходи біомаси та інші тверді, органічні матеріали. Аміак, що включає азот, згодом відокремлюється від попередньо обробленого органічного матеріалу.

Як в першому, так і в другому резервуарі попередньої обробки муловий осад піддається термічній і лужному гідролізу. Однак у другому резервуарі попередньої обробки, який в зв'язку з цим розроблено у вигляді замкнутої системи, здатної підтримувати високий тиск, температура і / або тиск значно вище.

Нарешті, як описано вище, муловий осад, який пройшов попередню обробку переважно подається хоча б в один термофільний реактор (6) і / або хоч би в один мезофільні реактор для отримання біогазу (6). В реакторах муловий осад проходить анаеробне зброджування і одночасно проводиться біогаз, тобто газ, що складається, головним чином, з метану, який може містити невелику частку діоксиду вуглецю. Відповідно до кращим варіантом винаходу реактор (реактори) для отримання біогазу становить частину енергетичної установки з виробництва енергії з субстрату з органічного матеріалу.

Біогаз може направлятися в газовий двигун, а енергія, вироблена цим двигуном, може використовуватися для нагріву резервуара відділення аміаку. Однак біогаз може і направлятися в комерційний газопровід біогазу, що постачає побутових і промислових споживачів.

Відповідно до кращим варіантом винаходу залишки анаеробного бродіння, все ще в рідкому вигляді, що включають тверду і рідку фракції, направляються хоча б в декантирують центрифугу (7) для поділу на тверду і рідку фракції. Одним з результатів цього поділу є, принаймні, напівтверда фракція, що складається майже виключно з Р (фосфору); що складається, наприклад, більш ніж на 50% в масовому відношенні з фосфору (12). На цьому ж етапі (7), або на іншому етапі поділу за допомогою декантирують центрифуги (8) хоча б одна напівтверда фракція складається майже виключно з калію (К), складається, наприклад, більш ніж на 50% в масовому відношенні з калію (13 ). Ці фракції, переважно в гранульованому вигляді, отримані після етапу сушки, включаючи сушку розпиленням або сушку мулового осаду, переважно містять Р і / або К комерційно допустимої чистоти, готові до вживання в якості добрив (10), що мають комерційне значення. Такими добривами можуть оброблятися сільськогосподарські культури або угіддя. Рідкі фракції (9), одержувані на виході етапу поділу фракцій з використанням декантирують центрифуги, типу скидний води і можуть вноситися в сільськогосподарські землі, відправлятися назад на обори або в стійла або в систему очищення мулових осадів.

Відповідно до іншого варіанту винаходу в перший резервуар попередньої обробки може подаватися органічний матеріал з резервуарів силосування (4), що містять зброджувані органічні матеріали. Подача таких органічних матеріалів в перший резервуар попередньої обробки може включити етап анаеробного бродіння, який здійснюється, наприклад, в резервуарі термофільного бродіння, в якому відбувається видалення газів з силосу. Крім того, солома і, наприклад, відходи біомаси, що залишаються на полях після збирання врожаю (5), і можуть спрямовуватися в стійла або на обори, а потім в перший і / або другий резервуар попередньої обробки.

На фіг.2 показаний варіант здійснення даного винаходу по фіг.1 з тією лише різницею, що після етапу декантирують центрифугування відбирається тільки фосфор (Р), а вода у вигляді скидний води, збирається в окремому резервуарі для проходження подальшої очистки, включаючи подальше видалення азоту , видалення запахів і здебільшого залишається твердою фракції. Це може бути виконано, наприклад, шляхом аеробного бродіння. На цій стадії від рідини може і відділятися калій (К).

На Фіг.3 показаний варіант здійснення даного винаходу, що включає спрощене рішення системи виробництва біогазу та відділення мулових осадів. У цьому варіанті не використовується бродильний апарат для отримання біогазу, і тверда фракція з етапу попередньої обробки в резервуарах попередньої обробки (2) і / або (3) проходить поділ за допомогою етапу (етапів) поділу із застосуванням декантирують центрифуги (4 і 5), після чого відбувається відділення аміаку, що включає азот, і його збір в окремому резервуарі (8). При цьому виходять окремі і, по крайней мере, напівтверді фракції, що включають Р і К (9 і 10).

На фиг.4 показан вариант осуществления настоящего изобретения, в соответствии с которым после разделения с использованием декантирующей центрифуги калий не отделяется, как это описано в варианте осуществления настоящего изобретения, изображенном на фиг.3. Возможно, однако, отделение калия (К) от сбросной воды на другом этапе.

На фиг.5 и 6 изображен предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения. Подробно описаны отдельные элементы системы.

Ниже подробно описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения.

Ниже рассмотрены различные отличительные особенности настоящего изобретения.

Первый аспект (обеззараживание)

Первый аспект включает систему, состоящую из первого устройства, скотного двора или стойла для выращивания животных, включая домашних животных типа свиней и рогатого скота, и/или второго устройства, главным образом для отделения аммиака и предварительной обработки субстрата, и/или третьего устройства, главным образом, энергетической установки для усовершенствованного производства энергии из субстрата.

В соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения система может состоять из скотного двора и резервуара отделения аммиака и реактора для получения биогаза. К числу дополнительных элементов можно отнести устройство для ввода в иловый осадок СаО или Ca(OH) ₂ , абсорбционную колонну, которая работает, например, на основе серной кислоты, резервуар-хранилище концентрата аммиака и резервуар-хранилище сбраживаемого илового осадка.

Полученный биогаз можно по желанию использовать для производства электричества и тепла в газовом двигателе и генераторе, электрический ток продается электросети, а тепло используется, например, для нагрева илового осадка и/или обогрева скотных дворов. Энергетическая установка по настоящему изобретению имеет выдающиеся характеристики в терминах производства энергии на единицу субстрата, обработанного на установке. Выдающиеся характеристики достигаются сочетанием предварительной обработки сбраживаемого субстрата, будь то навоз или другой органический субстрат, с отделением аммиака от субстрата перед анаэробным сбраживанием.

Ниже подробно описаны преимущества, связанные с настоящим изобретением. Одним из центральных аспектов настоящего изобретения является аспект предварительной обработки, включающий не связанные между собой, или связанные между собой, отдельные этапы предварительной обработки, подробно описанные ниже.

Предварительная обработка илового осадка после удаления из скотных дворов может включать любой один или большее число следующих этапов: 1) отделение аммиака, 2) гидролиз органического вещества, 3) обеззараживание илового осадка, 4) уменьшение пенообразования, 5) флокуляция, 6) осаждение фосфора (Р) и 7) предотвращение образования струверата.

Принцип работы состоит в том, что иловый осадок направляется с выхода первого устройства в резервуар отделения аммиака, где при введении СаО или Са(ОН) ₂ отделяется аммиак, вырабатывается тепло и перед отправкой на хранение аммиак направляется в абсорбционную колонну. Одновременно иловый осадок проходит термический и щелочной гидролиз, предпочтительно, при этом используется автоклав с известью. Наконец предварительно обработанный иловый осадок направляется в третье устройство, состоящее из одного или двух термофильных/мезофильных реакторов для получения биогаза, где иловый осадок анаэробно сбраживается с получением биогаза, то есть газа, состоящего, главным образом, из метана с небольшой долей диоксида углерода. Биогаз направляется в газовый двигатель, а тепло от этого двигателя, используется для нагрева резервуара отделения аммиака. Полученный электрический ток продается электросети.

Как солома, так, возможно, и древесные опилки составляют значительную долю отходов содержания рогатого скота и домашней птицы, при этом возникает необходимость в предварительной обработке этого навоза перед оптимальным использованием его в качестве субстрата для производства метана на установках для получения биогаза. В этом отношении тепловая обработка в извести под давлением является предпочтительным способом предварительной обработки. Отходы животноводства, обработанные по этой технологии могут, таким образом, более эффективно обеспечить производство метана с повышенным выходом биогаза. Кроме того, обеспечивается распад мочевой кислоты и мочевины с получением аммиака, и растворение белков и других веществ. При этом в процессе отделения аммиака обеспечивается возможность перевода неорганического азота из отходов животноводства в концентрированный азот.

Таким образом, повышается возможность использования азота из животноводческих отходов и помета птиц на сельскохозяйственных угодьях. По оценкам, в случае навоза, обработанного на установках разделения биогаза и иловых осадков по настоящему изобретению, потенциальная эффективность использования азота может быть увеличена приблизительно до 90%.

В другом случае перед обработкой в резервуаре отделения аммиака птичий помет может сбраживаться в первом термофильном или мезофильном реакторе. Это зависит от качества навоза и от того до какого уровня разлагается мочевая кислота в процессе двух различных видов обработки. Это можно будет выяснить после опыта, полученного в результате эксплуатации этой установки в течение некоторого времени. Важно подчеркнуть универсальность установки, способной обрабатывать все виды навоза и энергетической биомассы.

Установка влаштована відносно просто, тому що гвинтовий конвеєр, обладнаний дробаркою і виготовлений з корозійно і кислотостійкої сталі, транспортує біомасу в автоклав з вапном, де ця біомаса нагрівається уприскуванням пара до 180-200 ° С. Протягом 5-10 хвилин, необхідних для обробки біомаси, тиск підвищується до 10-16 бар.

В апараті, який буде створений, буде підвищена температура і тиск, при цьому температура буде змінюватися в інтервалі від 100 до 200 ° С. Тим самим буде забезпечена можливість регулювання параметрів обробки в залежності від виду оброблюваної біомаси, сбраживаемой в установці даного винаходу, при виборі варіантів використання енергії, отримання дьогтю і технічних параметрів.

Піноутворення представляє загальну проблему на установках для отримання біогазу. Відповідно до одним варіантом регулювання піноутворення на установках для отримання біогазу даного винаходу, особливо при подачі великої кількості біомаси, наприклад енергетичної біомаси, додається рапсове масло, яке, крім впливу на піноутворення, є і субстратом для отримання газу метану. Іони кальцію і дуже ефективні при контролі за піноутворенням. Крім впливу, що чиниться Са (ОН) ₂ і / або СаО, про що згадувалося раніше, введення Са (ОН) ₂ і / або СаО є одним з кращих варіантів контролю за піноутворенням. Очевидно, що введення в муловий осад іонів кальцію стимулює утворення пластівців і прилипання бактерій до органічних частинок і, таким чином, покращує характеристики анаеробного зброджування.

Відповідно, при необхідності здійснення додаткового контролю за піноутворенням і / або флокуляцией через дуже великого газоутворення в бродильні апарати безпосередньо може подаватися Са і / або рапсової олії. Введення Са (ОН) ₂ або СаО буде і забезпечувати осадження таких бікарбонатів, як СаСО _2. Це призводить до зниження концентрації СО ₂ в розчині і в газовій фракції і вносить свій вклад в скорочення піноутворення в результаті зниження виділень діоксиду вуглецю.

Введення Са (ОН) ₂ або СаО в зв'язку з відділенням аміаку і знезараженням мулового осаду призводить і до осадження ортофосфата, тобто що знаходиться в розчині. Ці частинки фосфору можуть перебувати в муловому осаді у вигляді суспензії так само, як і інші пластівці. Використання Са і призводить до обмеженого скорочення хімічної потреби в кисні, що означає, що Са осаджує інші солі, а не тільки ортофосфат.

Очевидно, що незалежно від хімічного складу різних органічних відходів проста термічна обробка, зокрема термічна обробка в поєднанні з лужним гідролізом, призводить до збільшення виходу газу. Крім того, поєднання високих температур і великого рівня рН під час попередньої обробки призводить до більш ефективного знезараження органічного матеріалу в порівнянні з обробкою, в якій використовується тільки анаеробне зброджування, будь то термофільне або мезофильное зброджування.

Слід зазначити, що в державному наказі № 823 Датського Міністерства Навколишнього Середовища і Енергії, відзначено, що кероване знезараження повинно проводитися протягом 1 години при 70 ° С. У зв'язку з цим очевидно, що перед тим, як будуть послідовно здійснені два анаеробних зброджування (термофільні або мезофільні), в результаті яких будуть повністю знищені всі відомі хвороботворні мікроорганізми тварин і / або людини, згідно з переважним варіантом здійснення даного винаходу необхідно провести обробку протягом однієї тижні при 70 ° С. Переважно і повністю видалити BSE-пріони або хоча б істотно знизити їх кількість.

Головний результат полягає в тому, що всі інфекційні організми, що містяться в муловому осаді, знищуються, і тому при внесенні добрива в землю не поширюються в навколишнє середовище. Це і дозволяє використовувати зброджені мулові опади для промивання першого пристрою (скотарень) і підтримувати в свинарниках чистоту. Таким чином запобігає перехресне поширення інфекцій серед тварин. Це і дозволяє використовувати воду для миття тварин і свинарників, здійснювати витяжку повітря і т.д., запобігаючи поширенню запаху, пилу і збудників інфекції. Це можливо, тому що муловий осад з доданою до нього водою не потрібно зберігати до того моменту, коли його можна буде використовувати для внесення в землю. Муловий осад, який не містить азот, можна використовувати для внесення в землю протягом всього року.

Однак відповідно до першого аспектом використовується попередня обробка і таким чином стерилізація мулового осаду, що є кращим в разі його використання для подальшого внесення в сільськогосподарські землі.

Ясно, що даний винахід стосується ряду різних аспектів, кожен з яких сам по собі або в поєднанні з іншими аспектами становить патентоспроможні винаходи. Наведений нижче розділ містить опис різних індивідуальних частин (елементів) одного аспекту винаходу. На фіг.5 і 6 показані ці елементи.

Слід розуміти, що вибрані елементи можуть становити основу інших аспектів даного винаходу. Винахід жодним чином не обмежується поєднанням елементів, наведених нижче. З опису буде ясний зв'язок аспектів винаходу з певними елементами, описаними нижче. До числа прикладів таких аспектів, якими, однак, не обмежується сфера застосування цього винаходу, для апаратного забезпечення для концентрування азоту (N), і / або фосфору (Р), і / або калію (К); виробництво енергії на основі елементів резервуара відділення аміаку, автоклава з вапном і бродильного апарату; і обробка скидний води для забезпечення умов утримання тварин.

Слід і розуміти, що наведені нижче аспекти, пов'язані, крім усього іншого, до аспекту знезараження, не обов'язково повинні включати всі такі варіанти. Слід і розуміти, що аспекти, пов'язані із знезараженням, включають поєднання тільки деяких з описаних нижче елементів.

обори

Обори (елемент №1) забезпечують оптимальну безпеку харчових продуктів і якість продовольства, оптимальні умови утримання тварин і умови роботи для персоналу, оптимальне поводження з мулових опадами, що обробляються на установці виробництва енергії з біомаси та скорочення до мінімуму викидів в навколишнє середовище (аміаку, пилу, запаху, метану, оксиду азоту та інших газів).

Система може складатися з однієї будівлі або більшого числа будівель загальною кількістю 10 секцій, призначених для виробництва 250 одиниць домашньої худоби щорічно. У кожній секції розміщується, наприклад, 640 поросят (масою по 7-30 кг) або 320 відгодованих на забій свиней (масою по 30-98 кг).

Очікується, що кількість щорічно вироблюваних мулових осадів може скласти приблизно 10000 м ^3. На додаток до цього обсягу через споруди може пройти від 5000 до 10000 м ³ технічної води. Система будівель повинна відповідати таким основним умовам.

1) Система двох кліматичних режимів: переважно, щоб свинарники були спроектовані як двукліматіческіе системи. Задня частина свинарників повинна бути обладнана регульованою покрівлею, що забезпечує свиням можливість вибирати між відносно теплою середовищем під покрівлею і щодо холодної середовищем в іншій частині свинарника. Різниця температур повинна бути в діапазоні 5-10 ° С.

Коли поросята виростуть приблизно до 30 кг, покрівля повинна забезпечити більш холодні температури в оборі в цілому. Свині можуть зігріватися під покрівлею. У більш холодні періоди, що супроводжуються більш низькими температурами, можна підсилити вентиляцію.

2) Розміщення: свиням переважно давати солому з автомата. Це стимулює поведінку рисканья і риття, тому що вони повинні забирати солому з автомата. Солома є і джерелом енергії для енергетичної установки.

3) Обігрів: бажано, щоб тепло від енергетичної установки подавалося на обори. Тепло може подаватися за двома окремими циркуляційних систем. Одна з них розташована під покрівлею і створює нагрівання до 30-35 ° С, що забезпечує свиней комфортним мікрокліматом, сушить підлогу і знижує ріст бактерій на підлозі. Друга система подає тепло в усі повітряний простір обори по трубах, розташованим в стінах обори. Друга система циркуляції пов'язана з системою управління вентиляцією.

4) Душ: душ бажано встановлювати над гратами, яка займає ^_1/4 площі підлоги. Це стимулює свиней випорожнюватися на решітці, а не на твердій підлозі. Душова вода змиває гній в канали, запобігаючи сморід, втрати аміаку і т.д. Чисті тверді підлоги значно знижують можливість інфікування хвороботворними організмами гною типу Salmonella, Lavsonia і т.д.

5) Змивка: кілька разів на день канали гною промиваються. Це забезпечено промиванням каналів технічною водою з енергетичної установки. Гній через клапан направляється в центральний канал.

6) Конструкція каналу: площа гною зменшується шляхом використання V-образних каналів і одночасно оптимальною промиванням каналів. Це важливо для скорочення викидів з скотарень.

7) Вентиляція: вентиляція розроблена так, щоб 20% повітря при максимальній продуктивності відводилося вниз під і через решітку, в центральний вентиляційний короб, між подвійними V-каналами. Протягом 60-80% року продуктивність вентиляції становить 20% максимальної.

8) Годування: корм подається обладнанням вологого годування, яке подає корм ad libitum (за бажанням).

Резервуар збору мулових осадів

Резервуар збору мулових осадів (елемент № 2) забезпечує щоденний збір мулових осадів з промивної установки скотарень і працює як накопичувальний резервуар перед перекачуванням відходів в головний приймальний резервуар. Мулові опади надходять в збірний резервуар під дією сили тяжіння. Обсяг збірного резервуара може становити, наприклад, 50 м ^3. Резервуар може бути зроблений з бетону і розміщуватися під підлогою скотарень так, щоб мулові опади могли направлятися в збірний резервуар під дією сили тяжіння.

Головний приймальний резервуар

Відповідно до кращим варіантом винаходу муловий осад зі збірного резервуара перекачується в головний приймальний резервуар (елемент № 3). Додатково з інших ферм / установок в головний приймальний резервуар можуть направлятися інші типи рідкого гною / відходів. Як варіанти відходів можуть використовуватися мулові опади, які утворюються при розведенні норки, рогатої худоби, чорна патока, відходи винного виробництва, силос і т.д. Ці відходи транспортується до приймального резервуару вантажівкою і завантажуються безпосередньо в цей резервуар. Обсяг / місткість такого резервуара може бути приблизно 1000 м ^3. Бажано, щоб рівень в резервуарі відділення аміаку підтримувався за допомогою насоса, який перекачує мулові опади з приймального резервуара. Подача регулюється вручну або автоматично. Максимальна місткість підбирається виходячи з обставин.

введення СаО

При перекачуванні мулових осадів з приймального резервуара 1 в резервуар відділення аміаку до рідких відходів для підвищення рівня рН додається вапно. Колектор подачі вапна подає 30-60 г СаО на 1 кг TS. Переважно, щоб вапно була в вигляді порошку, який можна засипати в бункер з вантажівки. Обсяг / місткість бункера може становити, наприклад, приблизно 50-75 м ^3. Доза 30-60 г / кг TS відповідає приблизно 6-12 кг СаО в годину при подачі мулових осадів 3,5 м ³ / год і при 6% TS.

При подачі безпосередньо в мулові опади (6% TS) доза вапна становить приблизно 60 г / кг TS (приблизно 8,8 кг СаО в годину). Однак бажано додавати вапно безпосередньо в установку лужної стерилізації під тиском і гідролізу. Якщо вапно додається безпосередньо в цю установку (TS Е-середовища підтримується на рівні 20-70%), доза вапна становить приблизно 30-60 г / кг TS. 60 г / кг сухої речовини становлять приблизно 342 кг СаО на завантаження, в той час як 30 г / кг сухої речовини становлять приблизно 171 кг СаО на завантаження.

ваги

Е-середовище (органічний матеріал, що містить енергію) повинна зважуватися на вагах (елемент № 5). Бажано, щоб постачальники обговорювали тип середовища, яка поставляється на установку, наприклад підстилка, біомаса різних видів і т.д.

На пульті управління відповідно до типу Е-середовища вибирається завдання. Дані постачальників, маса отриманої Е-середовища і характеристики середовища реєструються.

Таким чином, для кожної Е-середовища визначається (див. Лужний гідроліз):

- Енергетичний потенціал;

- Необхідний час нагрівання;

- Необхідний час витримки.

Приймальна станція для підстилки тваринницьких ферм і енергетичної біомаси

Приймальна станція (елемент № 6) отримує підстилку тваринницьких ферм, наприклад ферм домашньої птиці або інших тварин, а й енергетичну біомасу. Бажано в якості приймальні станції використовувати великий бункер, в днище якого встановлюються кілька гвинтових конвеєрів. Вантажівки вивалюють Е-середу безпосередньо в бункер. Обсяг / місткість бункера вибирається за обставинами в залежності від щорічного обсягу Е-середовища (приблизно 51,5% TS), який може скласти, наприклад, приблизно 9800 тонн. Обсяг бункера може бути від кількох кубічних метрів приблизно до 100 м ³ і відповідати триденної завантаженні (65 год). Бажано виготовляти такий бункер з бетону / стали.

Бункер для енергетичної біомаси

Бункер для енергетичної біомаси (елемент № 7) служить сховищем енергетичної біомаси. Бажано зберігати біомасу у вигляді силосу. Обсяг / місткість бункера може становити приблизно 5000-10000 м ^3. Бункер може бути виконаний у вигляді закритої камери, сік силосу з якої збирається і перекачується в приймальний резервуар.

Система транспортування і гомогенізації підстилки жівотноводчесткіх ферм і енергетичної біомаси

Бажано, щоб система транспортування і гомогенізації (елемент №8) підстилки жівотноводчесткіх ферм і енергетичної біомаси отримувала Е-середовище від гвинтових конвеєрів, розташованих в днищі приймальні станції. Е-середовище може подаватися додатковими гвинтовими конвеєрами до автоклавів і бажано при цьому, щоб вона одночасно подрібнювалася вбудованої дробаркою. Обсяг / продуктивність системи вибирається в залежності від обставин і може становити 1,5 м ³ Е-середовища в годину або 8200 т Е-середовища в рік. Бажано, щоб продуктивність системи транспортування і гомогенізації становила приблизно не менше 30 м ³ / год. Надходження Е-середовища контролюється за трьома основними параметрами: за обсягом, питомою масою і часу. За цими параметрами визначаються обсяг в одиницю часу, час і загальний обсяг і маса.

Установка лужної стерилізації під тиском і гідролізу

Установка лужної стерилізації під тиском і гідролізу (елемент № 9) служить двом головним цілям: по-перше, видалення хвороботворних мікроорганізмів з Е-середовища, особливо з підстилки домашньої птиці або інших тварин і, по-друге, одночасно гідролізу структурних компонентів підстилки, що дає можливість забезпечити мікробне розкладання в бродильних апаратах.

Бажано і, щоб установка видаляла BSE-пріони з відходів, які направляються в установку, або, принаймні, значно знижувала їх зміст. До таких відходів відноситься м'ясо-кісткове кормове борошно, тваринні жири або щось подібне, що отримується в результаті переробки не реалізованих тварин.

Із системи транспортування і гомогенізації Е-середовище надходить в стерилізатор, при цьому Е-середовище подається в залежності від її типу, який визначається на вагах.

Автоклав складається з двох ідентичних установок, тобто двох подовжених, циліндричних горизонтальних камер зі шнеком в центрі. Ці дві циліндричні камери кріпляться одна на інший, що забезпечує легке завантаження нижньої камери. Знизу установки закриваються кришкою. Кришка відводить тепло пара вниз.

У верхній автоклав з бункера СаО надходить вапно, тобто 342 кг на завантаження.

З верхньої камери в нижню Е-середовище надходить в підігрітому вигляді.

Вміст нижньої камери надходить в малий змішувальний резервуар ємністю 25 м ^3. Тут Е-середовище змішується з мулових осадом з приймального резервуара 1, потім суміш перекачується в резервуар відділення аміаку.

У трубі СаО є відведення, за яким СаО може надходити безпосередньо в змішувальний резервуар, що знаходиться під цими двома камерами. Для змішування стерилізованої Е-середовища з необробленим муловим осадом, що надходять з приймального резервуара, з метою гомогенізації біомаси та використання тепла Е-середовища використовується камера змішувача.

Основними параметрами процесу є зміст сухої речовини Е-середовища, температура, тиск і рН. Оптимальними параметрами установки є наступні параметри: температура 160 ° С, тиск 6 бар, вміст сухої речовини приблизно 30% і рН приблизно 12.

Період витримки в модулі стерилізації складається з декількох фаз: 1) час заповнення; 2) час підігріву у верхній камері; 3) час нагрівання в нижній камері; 4) час витримки при обраних температурі і тиску; 5) час скидання тиску; 6) час спорожнення; 7) час очищення.

Фаза заповнення включає час, необхідний для транспортування Е-середовища в автоклав і для її перемішування з додаються до неї муловим осадом. Період заповнення повинен тривати приблизно 10 хв. Після заповнення Е-середовище нагрівається до 160 ° С при тиску 6 бар. Підігрів відбувається у верхній камері, а остаточний нагрів в нижній. Розрахунковий час нагрівання становить приблизно 30-40 хв.

Час витримки при необхідних температурі і тиску повинно бути приблизно 40 хвилин (при 160 ° С і тиску 6 бар).

Скидання тиску займає приблизно 10 хв. Скидання тиску здійснюється в резервуар відділення аміаку.

Спорожнення відбувається при роботі гвинтових конвеєрів.

Час очищення. Частка виконується час від часу і не регламентується.

Обсяг автоклава складає 10 м ³ на модуль, а ступінь його заповнення становить приблизно 75-90%. Обсяг змішувального резервуара 25 м ^3.

Приклад умов експлуатації

У журнал для постачальників, де реєструється Е-середовище, повинні вноситися такі дані, що забезпечує контроль за роботою модуля стерилізації: маса, обсяг і вид Е-середовища. Таким чином, для кожної Е-середовища, що подається в автоклав, можна визначити:

- Потенційну енергію;

- Необхідний час нагрівання;

- Необхідний час витримки;

- Необхідний час змішування з мулових осадом;

- Необхідне використання енергії в залежності від виду Е-середовища;

- Ступінь заповнення по сигналу від радара / мікрохвильового датчика;

- Емпірично отримані значення в залежності від візуального контролю оператором.

Змішувальний резервуар для змішування стерилізованої під тиском Е-середовища і необробленого мулового осаду

Після стерилізації і гідролізу в модулі під тиском оброблена біомаса, розширюючись, надходить в змішувальний резервуар (елемент № 10), який відповідно до кращим варіантом винаходу розташовується під модулем, в якому знаходиться серед під тиском. Надмірний тиск (пар) скидається в резервуар відділення аміаку, щоб зібрати аміак і передати тепло біомасі резервуара відділення аміаку перед її розширенням в змішувальний резервуар.

Завданням змішувального резервуара є змішування холодного необробленого мулового осаду, що надходить з приймального резервуара, з гарячою стерилізованої Е-середовищем, з передачею тепла (повторне використання тепла) і змішуванням двох середовищ.

Обсяг / місткість резервуара становить приблизно 25 м ^3. Для його виготовлення може використовуватися будь-який відповідний матеріал, включаючи ізоляційне скловолокно. Робоча температура становить зазвичай 70-95 ° С.

Резервуар для рідкої біомаси

Рідка біомаса, що міститься в резервуарі для рідкої біомаси (елемент № 11), використовується для гарантованого виробництва біогазу в початковій фазі роботи всієї установки. Однак вона може і використовуватися і тільки тоді, коли така рідка біомаса є в наявності. Рідка біомаса може включати, наприклад, риб'ячий жир і тваринні жири або рослинні жири. Можуть і використовуватися і відходи виноробства і чорна патока, хоча такого варіанту не віддається перевага через відносно високий вміст в них води і, отже, низького потенційного енергосодержанія на 1 кг продукту.

Обсяг / місткість цього резервуара зазвичай становить приблизно 50 м ³ і найбільш підходящим матеріалом для виготовлення цього резервуара є нержавіюча сталь. Вмістом резервуара є рідка і тверда фракції з максимальним розміром частинок 5 мм. Передбачені системи перемішування і нагрівання для регулювання температури, а й живильний насос (насоси) для бродильного апарату (апаратів). Бажано, щоб мінімальна температура становила 75 ° С для того, щоб масляна або жирна біомаси могли перекачуватися в бродильний апарат (апарати).

Резервуар відділення аміаку і знезараження

Відповідно до кращим варіантом винаходу в резервуар відділення аміаку і знезараження (елемент №12) надходить наступна середовище:

- Муловий осад з приймального резервуара 1, і / або

- Е-середовище з автоклава, і / або

- Можливо рідка біомаса з резервуара рідкої біомаси, і / або

- Скидна вода з відстійника або можливо після відділення калію (К).

Завдання резервуара складається в регенерації тепла, використовуваного в автоклаві, шляхом нагрівання мулового осаду, що надходить з приймального резервуара 1, в змішуванні Е-середовища з мулових осадом і, отже, в отриманні, таким чином, гомогенізований суміші на вході в бродильні апарати в регулюванні рівня рН перед подачею в бродильні апарати, і в знезараженні мулового осаду.

Резервуар відділення аміаку і знезараження відокремлює аміак (етап I), і газ прямує в абсорбційну колону, наявність якої зазвичай для заключного процес відділення аміаку (етап II). Хвороботворні мікроорганізми видалені, і середовище / муловий осад готова / готовий до анаеробного зброджування.

Нижче описана краща конструкція резервуару відділення аміаку і знезараження:

Низ / днище

- У формі конуса, спрямованого вниз під кутом 20 °, з теплоізоляційного бетону;

- При ослабленні перемішування - видалення піску, що осів на днище, за допомогою ерліфта;

- Установка в нижній частині резервуара піщаного фільтра, який може опорожняться назовні через підведений трубопровід. Точно так же через фільтр можна спорожнити і резервуар.

верх

- У вигляді конічної конструкції з багатошарових теплоізоляційних складних поліефірів ізофталіевой кислоти (герметизуюча піна). Кут конуса становить приблизно 10 °;

- Встановлена ​​дощувальна установка, виключно утворення піни в результаті перемішування;

- У верхній частині конуса встановлена ​​система повільного перемішування, що забезпечує оптимальну гомогенизацию, оптимальне випарювання аміаку і оптимальне поширення тепла в середовищі;

- Аміак по трубі з вологим повітрям транспортується в абсорбції модуль.

стінка

- У вигляді циліндричної конструкції з багатошарових теплоізоляційних складних поліефірів ізофталіевой кислоти (герметизуюча піна);

- Для нагріву середовища всередині резервуара з циліндричної стінки встановлено приблизно 600 метрів кільцевих нагрівальних труб діаметром 5/4 дюйма;

- Для регулювання нагріву встановлені датчики температури;

- Для регулювання подачі кислоти в середу встановлені датчики рівня рН;

- На трубопроводі з насосної в нижній частині резервуара на циліндричній стінці встановлений отсечной клапан;

- В середині резервуара встановлений дифузор парів аміаку. Пари аміаку, що виробляються в модулі лужної стерилізації та гідролізу, дифундують в середу.

Обсяг / місткість: внутрішній діаметр циліндричної стінки становить приблизно 12 м при висоті 9 м. Це означає, що робочий об'єм резервуара становить приблизно 1000 м ^3, включаючи конус днища.

Час витримки мулового осаду і Е-середовища у водному середовищі становить приблизно 7 днів, а абсолютний мінімум часу витримки становить приблизно 1 годину.

Відповідно до одним варіантом здійснення даного винаходу днище, головним чином, виготовляється з бетону, армуючого заліза і ізоляції, що витримує тиск. Поверхня, що контактує із середовищем, покрита складним поліефіром ізофталіевой кислоти, що запобігає корозійне руйнування бетону і армуючого заліза. Всі труби, встановлені в днищі, виготовлені або з поліефіру, або з нержавіючої сталі. Верх і низ виготовлені, в основному, у вигляді багатошарової конструкції з термоизоляционного складного поліефіру ізофталіевой кислоти (герметизуюча піна). Всі труби виготовлені або з поліефіру, або з нержавіючої сталі.

інші елементи

- Мішалка виготовлена ​​з нержавіючої сталі;

- Нагрівальні елементи виготовлені з маловуглецевої сталі з покриттям та / або з нержавіючої сталі;

- Все інші елементи, що розміщуються в резервуарі, виготовлені з нержавіючої сталі.

Відповідно до одним варіантом здійснення даного винаходу були прийняті наступні значення параметрів системи для відділення аміаку від мулового осаду: температура приблизно 70 ° С; рівень рН приблизно 10-12; співвідношення рідкої фракції до газоподібної <1: 400, час витримки -1 тиждень, при ефективності більше 90%.

Приклад допустимих умов експлуатації установки.

Резервуар відділення аміаку і знезараження подає на вхід бродильного апарату (апаратів) оброблені матеріали на ферментацію. Матеріал подається в бродильні апарати за часом. Витрата матеріалу залежить від процесу зброджування, що проходить в бродильних апаратах. Може використовуватися один, два, три або більше число бродильних апаратів.

Резервуар відділення аміаку і знезараження регулярно заповнюється муловим осадом і Е-середовищем, що надходять з етапу лужного гідролізу під тиском. Нарешті, для отримання ~15% (15% TS) сухої речовини вміст резервуара регулюється за допомогою реле рівня. Блок вимірювання TS регулює вміст TS. Щогодини після заповнення резервуара муловим осадом і Е-середовищем, Е-середу можна перекачувати в бродильний апарат (апарати).

Відповідно до кращим варіантом здійснення даного винаходу верх резервуара відділення аміаку і знезараження повідомляється з модулем абсорбції аміаку (етап I), а блок вимірювання рівня рН регулює витрата СаО.

Температура Е-середовища регулюється за допомогою датчиків температури. Для запобігання піноутворення в систему дощування за часом подається вода / муловий осад.

Бродильні апарати для отримання біогазу

Зброджування біомаси здійснюється багатокрокової системою бродильного апарату, яка складається з трьох бродильних апаратів (елементи 13, 14 і 15). Можуть і застосовуватися системи з меншою або більшою кількістю бродильних апаратів.

Відповідно до кращим варіантом винаходу бродильні апарати сполучені один з одним, що забезпечує максимальну гнучкість і оптимальне виробництво біогазу. Бродильні апарати повинні бути розраховані на роботу при термофільних (45-65 ° С), а й при мезофільних (25-45 ° С) температурах.

Процес зброджування може бути оптимізований в термінах величини навантаження за органічними речовинами, часу витримки і максимального зброджування (хв. 90% VS). Для нагріву біомаси до робочої температури використовуються спіральні нагрівачі.

Оптимальна гомогенізація та гарячої води в біомасі забезпечується системою повільного перемішування, закріпленої у верхній частині резервуара.

Регулювання рівня рН забезпечується введенням органічної кислоти (рідкої) в необхідних кількостях.

Відповідно до кращим варіантом здійснення даного винаходу в бродильні апарати надходить наступна середовище:

- Е-середовище з резервуара відділення аміаку і знезараження;

- Рідка біомаса від резервуара рідкої біомаси;

- Кислоти з кислотного резервуара.

Відповідно до одного з кращих варіантів здійснення даного винаходу конструкція резервуару може бути наступною.

Низ / днище

- У формі конуса, спрямованого вниз під кутом 20 °, з теплоізоляційного бетону;

- При ослабленні перемішування - видалення піску, що осів на днище, за допомогою ерліфта;

- Установка в нижній частині резервуара піщаного фільтра, який може опорожняться назовні через підведений трубопровід. Точно так же через фільтр можна спорожнити і резервуар.

верх

- У вигляді конічної конструкції з маловуглецевої сталі. Кут конуса становить приблизно 10 °;

- Встановлена ​​дощувальна установка, виключно утворення піни в результаті перемішування;

- У верхній частині конуса встановлена ​​система повільного перемішування, що забезпечує оптимальну гомогенизацию, оптимальне поширення тепла в середовищі;

- Біогаз по трубі з вологим повітрям транспортується в ресивер.

стінка

- У вигляді циліндричної конструкції з маловуглецевої сталі;

- Для нагріву середовища всередині резервуара з циліндричної стінки встановлено приблизно 600 метрів кільцевих нагрівальних труб діаметром 5/4 дюйма;

- Для регулювання нагріву встановлені датчики температури;

- Для регулювання подачі кислоти в середу встановлені датчики рН;

- На трубопроводі з насосної в нижній частині резервуара на циліндричній стінці встановлений отсечной клапан.

Обсяг / місткість кожного резервуара може бути будь-яким / будь-який, включаючи ефективний об'єм, що дорівнює приблизно 1700 м ^3.

Для виготовлення бродильних апаратів можуть використовуватися, наприклад, такі матеріали.

днище

- Днище виготовляють, в основному, з бетону, армуючого заліза і ізоляції, що витримує тиск;

- Поверхня, що контактує із середовищем, покривається складним поліефіром ізофталіевой кислоти, що запобігає корозійне руйнування бетону і армуючого заліза;

- Всі труби, встановлені в області днища, виготовляються або з поліефіру, або з нержавіючої сталі.

Верх і стінка

- Верх і стінка виготовляються, в основному, з маловуглецевої сталі;

- Всі встановлені труби виготовлені або з поліефіру, або з нержавіючої сталі, або з маловуглецевої сталі,

інші елементи

- Мішалка виготовлена ​​з маловуглецевої сталі;

- Нагрівальні елементи виготовлені з маловуглецевої сталі;

- Все інші елементи, що розміщуються в резервуарі, виготовлені з нержавіючої сталі або маловуглецевої стали.

Приклад допустимих умов експлуатації установки.

Зброджування має проходити приблизно при 55 ° С. Оцінені теплові втрати становлять приблизно 10 кВт. Біомаса в резервуарі може бути нагріта від 5 ° С до 55 ° С протягом 14 днів і є можливості введення кислоти для регулювання рівня рН.

Резервуар органічних кислот для регулювання рівня рН в бродильних апаратах

Відповідно до кращим варіантом здійснення даного винаходу передбачається і резервуар органічних кислот (елемент №16) для регулювання рівня рН в бродильном апараті (апаратах).

Накопичувальний резервуар для дегазованого мулового осаду перед відстійником

Після зброджування біомаси в бродильних апаратах і перед поділом в відстійнику дегазована біомаса перекачується в малий накопичувальний резервуар (елемент № 17).

відстійник

Функція відстійника (елемент № 18) складається у витягу з біомаси суспендованих твердих частинок і фосфору (Р).

У відстійнику зброджені біомаса розділяється на дві фракції: i) тверду, включаючи Р, і ii) скидну воду.

Тверда фракція містить 25-35% сухої речовини. З сброженной біомаси витягується приблизно 90% зважених твердих частинок і 65-80% Р. При введенні перед поділом в відстійнику в накопичувальний резервуар препарату PAX (компанія Kemira, Данія) можна витягти приблизно 95-99% Р. Тверда фракція транспортується в ємності за допомогою гвинтового конвеєра.

У скидний воді міститься 0-1% зважених твердих частинок і розчиненого К. Наявність суспендованих твердих частинок залежить від введення препарату PAX. Основним компонентом скидний води є розчинений К, зміст якого дорівнює приблизно 90% початкового вмісту калію в біомасі. Скидна вода перекачується в резервуар скидний води.

Система транспортування Р-фракції і обробка

З відстійника за допомогою гвинтових конвеєрів і конвеєрних стрічок, що утворюють транспортну систему Р-фракції (елемент №19), тверда фракція (зазвичай звана Р-фракцією) може подаватися в цілий ряд ємностей.

Звичайна конвеєрна стрічка транспортує Р-фракцію в сховище, де вона складується в купу і накривається. В результаті компостування Р-фракція висушується і вміст сухої речовини збільшується, таким чином, до 50-60%.

Другий етап відділення азоту (N)

Бажано забезпечити ефективне відділення аміаку з скидний води і довести залишковий рівень вмісту NH ₄ -N приблизно до 10 мг / л або менше.

Відповідно до кращим варіантом здійснення даного винаходу на другому етапі виконується парове відділення аміаку під тиском навколишнього середовища. Відділення аміаку здійснюється за рахунок різниці температур кипіння аміаку і води. Витяг аміаку найбільш ефективно при температурах близько 100 ° С. Використання енергії для нагріву подається завантажувального матеріалу є важливою характеристикою. Тому на вході в колону відділення аміаку модуль відділення аміаку підігріває завантажувальний матеріал до температури, близької 100 ° С. Це забезпечується за допомогою пари (або можливо теплої води і пара) від двигуна-генератора в пароводяному теплообміннику.

Після нагріву завантажувальний матеріал подається в колону відділення аміаку і проходить через колону, нагріваючись при цьому до робочої температури противотоком вільно поточного пара. Потім газоподібний аміак конденсуються в двоступеневих конденсаторах.

Тепер знизу колони вода, яка не містить аміак, подається на насос контролю рівня на виході.

Відокремлюваний аміак відводиться в нижню частину двоступеневого конденсатора газоочисника, де пари аміаку конденсуються в противотоке охолодженого конденсату аміаку. Неконденсоване газоподібний аміак згодом конденсується в противотоке чистої води (можливо з заключного етапу зворотного осмосу). При необхідності використання кислоти на цьому етапі застосовується сірчана кислота. Таким чином, можна отримати більш високу кінцеву концентрацію аміаку.

Відповідно до кращим варіантом здійснення даного винаходу конденсатор газоочисника виготовляється з полімеру, що дозволяє використовувати кислоти.

Абсорбційна колона аміаку (для використання на першому і / або другому етапі відділення азоту (N))

Газоочисникам конденсату використовується для забезпечення маневреності при введенні кислоти. Відповідно до кращим варіантом здійснення даного винаходу колона (елемент № 21) містить дві секції, при цьому фракція аміаку, що не сконденсована в першій секції, конденсується потім у другій секції. Це здійснюється в противотоке, при цьому додавання води по можливості обмежено. Таким чином, в конденсаті на виході досягається максимальна концентрація аміаку (більше 25%). Аміак може откачиваться окремим насосом або може відбиратися з клапана циркуляційного насоса. При введенні в протитечія води сірчаної кислоти можна домогтися підвищеного поглинання.

Резервуар сірчаної кислоти

Резервуар сірчаної кислоти використовується для зберігання сірчаної кислоти, що використовується в процесі відділення N (елемент №22).

резервуар NS

Резервуар NS (елемент №23) використовується для зберігання виділень N.

газосховище

Відповідно до кращим варіантом здійснення даного винаходу газосховище (елемент № 24) використовується в якості проміжного сховища для подачі газу, наприклад, на двигун-генератор.

Резервуар скидний води

Відповідно до кращим варіантом здійснення даного винаходу з виходу відстійника скидна вода подається насосом на вхід резервуара скидний води (елемент №25).

Резервуар скидний води обладнаний занурювальним мікрофільтром статичного дії. Микрофильтр видаляє частинки розміром більше 0,01-0,1 мкм. На мембрані створюється тиск нижче атмосферного, рівне 0,2-0,6 бар. Отже, пермеат всмоктується через мембрану, яка утримує при цьому частки на своїй поверхні. Для запобігання мінералізації мембрани застосовується зворотна промивка мембранних поверхонь.

Витяг пермеата і зворотна промивка контролюються мікропроцесором в автоматичному режимі. Витяг пермеата переривається періодичної зворотним промиванням, яка виконується, наприклад, протягом 35 с кожні 300 з роботи. Загальний витрата становить 2-6 м ³ на годину.

Для поліпшення мікрофільтрації застосовується аерація. Аерування створює дотичні напруження на мембранної поверхні, зменшуючи, таким чином, мінералізацію. Аерується і скидна вода, що стимулює аеробне розкладання залишків органічної речовини, нітрифікацію і денітрифікацію. Таким чином, під час процесу мікрофільтрації може віддалятися залишився запах, ніртати і т.д.

Пермеат цього резервуара використовується для:

- Миття скотарень, каналів, решітки і т.д .;

- Подальшого поділу. Розчинений До концентрується за допомогою зворотного осмосу, К-фракція зберігається в окремому резервуарі для зберігання. Вода для миття скотарень може і забиратися з цього потоку пермеата;

- Калій може і концентруватися за допомогою інших засобів типу механічного або парового стиснення. Це залежить від конкретного вибору для кожної окремої установки і кількості надлишкового тепла для парового стиснення.

Для видалення концентрату затриманих частинок резервуар скидний води, що містить концентрат від мікрофільтрації, повинен звільнятися через рівномірні інтервали. Концентрат додається або до калію, або до фосфору з відстійника.

резервуар калію

Функція резервуара калію (елемент № 26) складається в зберіганні концентрату калію (К).

газоочистка

Біогаз, отриманий в бродильних апаратах, може містити мізерно малі кількості сірководню (H ₂ S), які перед спалюванням біогазу в теплоелектроцентралі необхідно видаляти (елемент №27).

Газ очищується за допомогою деяких аеробних бактерій, що окислюють H ₂ S в сульфат. Бактерії повинні належати роду Thiobacillus, який поширений як в земній, так і водному середовищі. Можуть і використовуватися і бактерії іншого роду, наприклад Thimicrospira і Sulfolobus.

Резервуар зі скловолокна з насадками з пластикових трубок з великою площею поверхні ополіскується скидний водою, що допомагає підтримувати насадку у вологому стані. Біогаз направляється через насадок колони і до потоку біогазу додається повітряний потік (атмосферного повітря). Для забезпечення концентрації кисню в газовому потоці на рівні 0,2%, тобто на рівні, достатньому для окислення H ₂ S, що запобігає утворенню вибухової суміші біогазу і кисню, додається атмосферне повітря. Застосовується бічна кільцева газодувки.

теплоелектроцентраль

Головним елементом теплоелектроцентралі (елемент № 28) може бути, наприклад, газовий двигун, з'єднаний з генератором для виробництва електроенергії. Головним пріоритетом теплоелектроцентралі є виробництво якомога більшої кількості електроенергії, а не тепла. Відповідно до кращим варіантом здійснення даного винаходу двигун охолоджується водою (90 ° С в контурі охолодження), а тепло використовується в технологічних процесах установки і для обігріву, наприклад, скотарень.

Вихлопної газ використовується в рекуператорі для виробництва пари. Пара використовується як джерело нагріву в технологічних процесах установки, тобто в модулі стерилізації під тиском і в модулі відділення азоту на етапі II (пріоритет один). Залежно від кількості пара його можна і використовувати для концентрування До в скидний воді (випарювання).

Між паровим контуром і контуром обігріву встановлюється теплообмінник, за допомогою якого можна відводити тепло від парового контуру в систему обігріву.

Крім вищезгаданого рекуператора встановлюється паровий котел. Цей котел використовується для виробництва тепла, щоб почати процес, і, крім того, як засіб резервування рекуператора.

Якщо пара виробляється більше, ніж це необхідно для технологічного процесу установки, то надлишок пара надходить в холодильник.

Щоб починати технологічний процес в установці (нагрів резервуарів бродильного апарату), використовується тепло від котла на рідкому паливі. Як тільки починається виробництво газу, замість дизельних пальників починається використання газових пальників. Як тільки починається виробництво газу в кількості, достатній для запуску двигуна, основним джерелом тепла стає двигун.

відділення калію

Калій можна відокремлювати з скидний води не менше ніж двома способами (елемент №29). При відносно високих рівнях виробництва біогазу двигун-генератор виробляє надлишок тепла (пар при 160 ° С), яке можна використовувати для концентрування калію (К). Дистилят, який не містить поживні речовини, може використовуватися для іригації полів або повторно використовуватися в установці.

При відносно низькому рівні виробництва біогазу для видалення частинок розміром більше 0,01-0,1 мкм з скидний води може використовуватися мікрофільтр, що забезпечує можливість обробки пермеата в стандартному фільтрі зворотного осмосу. Відповідно до кращим варіантом здійснення даного винаходу концентрація калію в розчині повинна доводитись до 10-20%.

Другий аспект (BSE-пріони)

Згідно з другим кращим аспектом цього винаходу можна в значній мірі зменшити вміст BSE-пріонів в гної, фуражі, відходах бойні, м'ясо-кісткового кормової борошні і т.п. і / або виключити їх зовсім. Це досягається поєднанням попередньої обробки і зброджування. Як згадувалося вище, для цього встановлюється пристрій додаткової попередньої обробки субстрату, що містить BSE-пріони, наприклад автоклав з вапном. Обробка вапном під тиском може використовуватися для гідролізу цілого ряду органічних субстратів, включаючи матеріал, що містить пріони.

BSE-пріони - білки, стійкі до впливу протеази. Однак при обробці вапном, бажано при температурах 140-180 ° С, тиску 4-8 бар і рН приблизно 10-12, пріони частково гідролізуються і, таким чином, стають розкладається ферментами мікробів типу протеаз, амидаз і т.д. Мікроби присутні в біореакторах і, так як з субстрату відділений аміак і, таким чином, вміст у ньому азоту невелика щодо вмісту вуглецю, мікроорганізми набувають здатність додатково виробляти позаклітинні протеїнази і протеази, здатні до гідролізу BSE-пріонів. Тривалість витримки і вносить свій вклад в ефективне розкладання BSE-пріонів.

Третій аспект (концентрації N і Р)

Відповідно до третього кращим аспектом цього винаходу з гною тварин можна відокремлювати основні поживні речовини - азот (N) і фосфор (Р) і переробляти ці поживні речовини в добрива комерційного або "органічного" якості. Це досягається поєднанням елементів першого аспекту з декантирують центрифугою.

N і Р - головні поживні речовини мулового осаду, які часто бувають в надлишку в тваринництві. Як описано в першому аспекті, азот відділяється і збирається, при цьому в збродженому муловому осаді залишається фосфор. Однак при використанні декантирують центрифуги, фосфор видаляється з мулового осаду разом з органічними і неорганічними твердими фракціями.

В результаті більше 90% N і Р мулового осаду збираються в окремих фракціях. Що залишається скидна вода містить деяку кількість калію (К) і мізерно малі кількості N і Р. Таким чином, скидну воду можна вносити в землю протягом всього року.

Калій (К) з системою скиду води можна витягувати додатково спільним мембранним аерування і фільтрацією. Коротше кажучи, керамічні мікрофільтри використовуються одночасно як дифузори і фільтри. Фільтри занурюються в скидну воду і працюють по черзі в режимі аерування та фільтрації. Аерування забезпечує розкладання залишився органічної речовини і відстій неорганічних пластівців. Таким чином, оброблена вода стає придатною для мембранного фільтрування, тому що мінералізація відвернена. і і аерація через ті ж самі мембрани (очищення протитечією повітря) запобігає мінералізацію мембран.

Готовим продуктом є концентрат (головним чином містить К), а відфільтрована вода може вноситися в землю.

Як і у відповідності з першим аспектом і може бути організована циркуляція скидний води через обори.

Р-фракцію можна сушити з отриманням гранул, що мають комерційне значення. Фракції азоту і калію і мають комерційне значення.

Відповідно до третього кращим аспектом цього винаходу можна, зокрема, концентрувати такі поживні речовини, як N і Р (і К), що містяться в муловому осаді та інших органічних субстратах, в добривах, що мають комерційне значення.

Однак, якщо декантірующі центрифуги об'єднані з іншими елементами установки для отримання біогазу і з системою поділу мулового осаду, зокрема модулем відділення азоту, це може виявитися головним для фермерів. Об'єднання етапу відділення азоту з декантирують центрифугою означає, що велика частина азоту і фосфору, що міститься в муловому осаді, відокремлена і зібрана в окремі фракції. Важливо відзначити, що фосфор в пластівцях знаходиться в зв'язаному стані і повинен відділятися за допомогою декантирують центрифуги.

Живильні речовини можуть використовуватися і вноситися в землю відповідно до потреби в цих поживних речовинах. Можна і організувати циркуляцію скидний води через обори при заборі її на виході декантирують центрифуги. Чищення підлоги і решіток в свинарниках є додатковою перевагою, яке забезпечує хороший внутрішній клімат, зниження вмісту аміаку і виділень інших газів, часту промивку каналів мулового осаду і т.д.

Скидна вода може містити основну частку (К), а менша частка буде міститися у фракції фосфору. Це означає, що при реалізації сценарію, відповідно до якого з мулового осаду відділяється аміак і фосфор, N і Р можуть зберігатися і застосовуватися згідно з потребами, в той час як скидна вода може протягом року використовуватися як стічна вода.

Можна розрахувати так, що кожен рік муловий осад буде вноситися на ^_1/4 частина загальної площі земельних угідь і через 4 роки муловий осад буде внесений на площу всієї ділянки.

Незалежно від того буде чи ні скидна вода оброблятися додатково, деякі фермери безсумнівно захочуть збільшити вихід азоту і фосфору, відокремлюваних з використанням тільки одного реактора для зброджування мулового осаду. Можна навіть виключити етап відділення фосфору з використанням декантирують центрифуги, тому що необхідно концентрувати тільки азот з виходом тільки розведеного мулового осаду без азоту, який і може вноситися в землю в будь-який час року, якщо тільки земля не замерзла.

Тому фермерам можуть пропонуватися тільки окремі частини загальної системи і їх комбінації в залежності від потреб. У будь-якому випадку для фермерів найбільший інтерес представляє використання декантирують центрифуги для відділення азоту.

При наявності ринкової кон'юнктури скидна вода на виході всього технологічного процесу може зазнавати доочищення.

Таким образом, задача состоит в обработке сбросной воды, обеспечивающей возможность применения мембранной фильтрации, и в сокращении ее объема больше, чем на 50-60%, как об этом упоминалось ранее. Эта задача должна решаться при использовании известных, дешевых и проверенных технологий.

Решение состоит в следующем.

Аэрирование илового осадка известно, и аэрирование в атмосферном воздухе в течение 2-4 недель обеспечивает аэробное сбраживание.

Аэрирование обеспечивает решение следующих вопросов.

Во-первых, оставшийся аммиак отделяется и собирается в абсорбционной колонне (возможно так же, как это происходит на этапе предварительной обработки) в процессе так называемого низкотемпературного отделения приблизительно при 20°С. На этом этапе требуется, чтобы отношение жидкой фракции к газу составляло не менее приблизительно 1:2000 (Ляо и др., 1995 г.).

Во-вторых разлагаются оставшиеся органические вещества и элементы, издающие запах (Камареро и др., 1996 г.; Бертон и др., 1998 г.; Дойле и Нойе, 1987 г.; Гаррауэй, 1982 г.; Гинниван, 1983 г.; Блоуин и др., 1988 г.).

В-третьих, оставшийся после отделения аммиак нитрифицируется с образованием нитрата (Аргаман У., 1984 г.; Гененк и Харремес, 1985 г.).

Аэрирование объединяется с фильтрацией путем использования новой технологии обработки иловых осадков, то есть микрофильтрации, объединяющей аэрирование и фильтрацию с применением керамических фильтров (Боухабила и др., 1998 г.; Скотт и др., 1998 г.; Злоум и др., 1996 г.; Энгельхардт и др., 1998 г.). Энергосберегающее аэрирование и фильтрация выполняются за одну операцию. Аэрирование и используется для очистки керамических мембран "противотоком воздуха" (Висванатан и др., 1997 г.; Силва и др., 2000 г.).

При необходимости это дает возможность разделения водной фракции с помощью стандартных осмотических мембран, так как возможность минерализации мембран минимальна. Это позволяет предположить, что можно получить большее сокращение объема при более низких энергозатратах, хотя на аэрирование понадобится некоторое количество энергии.

Даже если мембранное фильтрование не применяется, мотивом для аэрирования может служить отделение аммиака на заключительном этапе и удаление оставшихся элементов, издающих запах.

Четвертый аспект (возобновляемая энергия)

В соответствии с этим предпочтительным аспектом настоящего изобретения основными устройствами являются установки предварительной обработки, состоящие из резервуара отделения аммиака и автоклава с известью и биореакторов, обеспечивающих гибкую и многоэтапную (минимум 3 этапа) обработку.

В соответствии с четвертым предпочтительным аспектом настоящего изобретения возможно производство большего количества биогаза при использовании широкого спектра органических субстратов, включая все типы навоза, энергетической биомассы, растительных остатков и другие органические отходы.

Применение установок предварительной обработки в соответствии с первым и вторым предпочтительными аспектами настоящего изобретения позволяет использовать большое разнообразие органических субстратов, в то время как применение многоступенчатой установки для получения биогаза позволяет обеспечить полное биохимическое сжигание этого субстрата и, таким образом, обеспечить максимальный выход энергии.

Обогащенные азотом и трудноразлагаемые субстраты типа птичьего помета и подстилки животноводческих ферм проходят предварительную обработку в автоклаве с известью. Обработанный таким образом субстрат перед поступлением в резервуар отделения аммиака и расположенные за ним реакторы проходит предварительное сбраживание в мезофильном реакторе.

Предварительное сбраживание обеспечивает разложение легкодоступных органических веществ и переход азота в виде аммиака в раствор. Таким образом, основная часть азота собирается в резервуаре отделения аммиака и трудноразлагаемый органический субстрат разлагается в установленных последовательно реакторах энергетической установки. В другом варианте, в зависимости от качества субстрата, он перед сбраживанием в реакторах может непосредственно подаваться в резервуар отделения аммиака. В результате производится большое количество биогаза, то есть обычно в 5-10 раз больше энергии, чем содержится в иловом осадке.

Обработка в системе получения биогаза и разделения обеспечивает возврат питательных веществ в сельскохозяйственные земли. Энергетическая биомасса сбраживется в отдельном реакторе, и сброженная биомасса направляется в резервуар отделения аммиака. В этом резервуаре волокна, не разложившиеся во время пребывания в отдельном реакторе, будут подвержены гидролизу, и аммиак будет собран во фракции азота. Азот, содержащийся в энергетической биомассе может быть возвращен в землю и использован при выращивании нового урожая. Можно многократно использовать приблизительно 1-3 кг азота на 1 тонну силоса.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения от органического материала отделяется аммиак, который, в частности, при температурах термофильного режима является ингибитором процесса получения биогаза (Хансен и др., 1998 г.; Крайтова и др., 1997; Кайханиан, 1994 г.). Аммиак отделяется во время предварительной обработки, где биомасса и подвергается гидролизу и т.д.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения процесс может быть разделен на термофильный и мезофильный этапы (Дугба и Жанг, 1999 г.; Хан и др., 1997 г.; Гош и др., 1985 г.; Коллеран и др., 1983 г.). Это обеспечивает повышенный выход энергии и стабильность во время работы установки, что происходит помимо всего прочего и потому, что биомасса дольше находится в биореакторах, что позволяет метановым бактериям разлагать субстрат. Следует отметить, что в этом случае требуется больше энергии для нагрева, а и реактор большего объема.

Помимо двухэтапной схемы в установке необходимо использовать еще один реактор для предварительного сбраживания птичьего помета и подобных азотсодержащих биомасс. Кроме того, энергетическая биомасса должны быть сброжена в этом реакторе перед дальнейшей обработкой в энергоустановке. В течение этого первого сбраживания основная фракция легкодоступного органического материала разлагается и азот в виде аммиака переходит в раствор. Теперь азот может быть отделен в резервуаре отделения аммиака и собран в N-фракцию.

Сброженная свекла, кукуруза, клевер и т.д. содержат приблизительно 1 кг N на 1 тонну влажной массы, и поэтому важно собрать этот N в N-фракцию. Птичий помет содержит еще больше азота и перед дальнейшим сбраживанием в главной установке для получения биогаза может и сбраживаться на этапе предварительного сбраживания.

Отделение аммиака и гидролиз делают трудноразлагаемые волокна способными к сбраживанию, как это описано при рассмотрении этапа предварительной обработки. Дальнейшее сбраживание в главной установке для получения биогаза обеспечивает максимальный выход газа.

Пятый аспект (условия содержания животных)

В соответствии с пятым предпочтительным аспектом настоящего изобретения могут быть обеспечены оптимальные условия содержания животных на скотных дворах при одновременном сокращении выброса пыли и газов типа аммиака. Это достигается промывкой или циркуляцией сбросной воды через скотные дворы с целью чистки и мытья свинарников, полов, решеток, каналов с навозом и т.д. Это уменьшает площади поверхностей выброса, откуда запах, аммиак и пыль могут испускаться во внешнюю среду.

Применение этой системы позволяет и использовать солому, не увеличивая при этом выбросы пыли и аммиака. Солома является существенным элементом, обеспечивающим благоприятные условия содержания, в частности, свиней, а и и других животных. Ее использование дает возможность животным заниматься рытьем и она применяется как структурный фураж.

Сбросная вода, отбираемая на выходе декантирующей центрифуги (третий аспект) или возможно на выходе первого этапа сбраживания (первый аспект), хорошо подходит как средство промывки скотных дворов. В процессе промывки с решеток удаляется солома и навоз.

В соответствии с другими предпочтительными аспектами настоящего изобретения предпочтительным может оказаться любое сочетание основной идеи изобретения с другими упомянутыми аспектами. Первый аспект желательно включать во все сочетания.

Соответственно, из вышеупомянутых описаний предпочтительных аспектов и вариантов осуществления настоящего изобретения очевидно, что предлагается

Вдосконалений спосіб отримання біогазу, що включає етапи:

1) відділення аміаку, що містить N, від органічних матеріалів, включаючи гній і його муловий осад, і можливо етап гідролізу органічного матеріалу;

2) подання отриманого таким чином органічного матеріалу в бродильний апарат для отримання біогазу і

3) отримання біогазу в результаті бродіння органічного матеріалу.

Вищезгаданий спосіб може і включати етап відділення твердих фракцій, одержуваних в процесі бродіння, при цьому на етапі поділу використовується декантирують центрифуга. Відповідно до кращим варіантом здійснення даного винаходу в результаті поділу окремі фракції Р і / або К отримують в гранульованому вигляді.

Відповідно до іншого варіанту здійснення даного винаходу вищезгаданий спосіб включає ще етап подачі рідкої фракції з виходу бродильной установки в стійла або на обори, можливо після чергового етапу очищення.

Відповідно до іншого кращим варіантом здійснення даного винаходу етап відділення аміаку, що включає азот, відбувається одночасно з етапом, що включає етап термічного гідролізу і / або етап лужного гідролізу, або після нього, або в будь-якому порядку, при цьому будь-який з етапів, або обидва етапи виконуються при підвищеній температурі і / або при підвищеному тиску, як описано вище.

Таким чином, відповідно до одним варіантом здійснення даного винаходу вирішуються проблеми, пов'язані з екологічним забрудненням небажаними мікроорганізмами, включаючи сальмонелу Typhimurium DT104, і / або пріони, пов'язані з BSE, які присутні в органічних матеріалах, включаючи гній і його муловий осад.

Відповідно до іншого кращим варіантом здійснення даного винаходу можна вирішити проблеми, пов'язані з досягненням досить високого рівня знезараження в стійлі або на оборі. Це досягається скороченням кількості небажаних мікроорганізмів і / або пріонів, пов'язаних з коров'ячим сказом, які присутні в органічних матеріалах, включаючи добрива та їх рідкі розчини, і / або їх повним усуненням.

Відповідно ще з одним варіантом здійснення даного винаходу вирішуються проблеми, пов'язані з надмірним споживанням дорогих водних ресурсів в стійлі або на оборі. Ця проблема вирішується багаторазовим використанням скидний води, одержуваної з виходу етапу поділу із застосуванням декантирують центрифуги, використовуваної для розділення твердої і рідкої фракцій, тобто з виходу якого етапу попередньої обробки органічного матеріалу і / або етапу відділення азоту, включаючи відділення аміаку і / або анаеробне бродіння, що веде до утворення біогазу. У той же самий час можна зменшити і / або усунути зовсім виникнення мікроорганізмів в скидний воді за допомогою подальших етапів очищення.

Винахід і забезпечує отримання дешевого добрива, що відповідає комерційним стандартам. Це досягається відділенням азоту, включаючи відділення аміаку і поділ гранул, що містять фосфор і калій, за допомогою декантирують центрифугування після попередньої обробки, переважно включає термічний і лужної гідроліз.

В іншому аспекті даного винаходу спосіб скорочення числа життєздатних мікроорганізмів і / або BSE-пріонів, що містяться в органічному матеріалі, що включає наступні етапи:

i) отримання органічного матеріалу, що включає тверді і / або рідкі фракції;

ii) скорочення в згаданому органічному матеріалі числа життєздатних мікроорганізмів і / або BSE-пріонів, направляючи даний органічний матеріал

a) на етап обробки вапном під тиском і / або

b) на етап нагріву до заданої температури, і / або обробки заданим тиском, і / або обробки підставою або кислотою, і / або

с) на етап хоча б часткового гідролізу,

при цьому згадані етапи обробки а), b) і с) можуть виконуватися одночасно або послідовно в будь-якому порядку, і

iii) отримання обробленого органічного матеріалу, що включає, по крайней мере, зменшене число життєздатних мікроорганізмів і / або BSE-пріонів.

Застосування методів, запропонованих в даному винаході, дозволяє знизити кількість самих різних мікроорганізмів, включаючи мікроорганізми тварин, інфекційні мікроорганізми і паразитарні хвороботворні мікроорганізми і будь-яке їх поєднання. До числа прикладів, якими, однак, не обмежується сфера застосування цього винаходу, можна віднести бактерії типу Campylobacter, Salmonella, Yersinia, Ascaris, подібні до них мікроби і паразити, а й віруси, віроїди і т.п.

На етапі обробки вапном відбувається стерилізація органічного матеріалу і все життєздатні мікроорганізми гинуть на цьому етапі обробки. Відповідно до кращим варіантом здійснення даного винаходу вапно включає або по суті складається з СаО або Са (ОН) _2. Відповідно до кращим варіантом здійснення даного винаходу все BSE-пріони або інші пріони, що знаходяться в органічному матеріалі, і руйнуються або знищуються в процесі стерилізації. Після проходження згаданих вище етапів обробки кількість мікроорганізмів і / або пріонів скорочується, наприклад, на 90%, 80%, 70%, 60% або не менше ніж на 50%.

Відповідно до одного з кращих варіантів здійснення даного винаходу перед етапом відділення азоту при отриманні біогазу використовується етап обробки органічного матеріалу вапном під тиском. Однак перед етапом відділення азоту органічний матеріал, що пройшов обробку вапном під тиском, може і піддаватися ферментації.

Відповідно до кращим варіантом здійснення даного винаходу перед початком обробки на установці, перед етапом відділення азоту органічний матеріал може зберігатися в силосі. І перед відділенням азоту органічний матеріал може пройти ферментацію. Відповідно до кращим варіантом здійснення даного винаходу органічний матеріал, який закладається на зберігання в силосі, складається з фуражних культур типу буряка, кукурудзи, конюшини і може включати тільки бадилля рослин.

Відповідно до кращим варіантом здійснення даного винаходу етап обробки органічного матеріалу вапном під тиском виконується при температурі приблизно від 100 ° С до 250 ° С, під тиском 2-20 бар, з додаванням вапна, що забезпечує значення рН приблизно від 9 до 12, і в протягом часу обробки від не менше ніж 1 хвилини до менш ніж 60 хвилин.

Відповідно до кращим варіантом здійснення даного винаходу кількість додається вапна, включаючи СаО, становить приблизно від 2 приблизно до 80 г на 1 кг сухої речовини, приблизно від 5 приблизно до 80 г на 1 кг сухої речовини, приблизно від 5 приблизно до 60 г на 1 кг сухої речовини, приблизно від 10 приблизно до 80 г на 1 кг сухої речовини, приблизно від 15 приблизно до 80 г на 1 кг сухої речовини, приблизно від 20 приблизно до 80 г на 1 кг сухої речовини, приблизно від 40 приблизно до 80 г на 1 кг сухої речовини, приблизно від 50 приблизно до 80 г на 1 кг сухої речовини, приблизно від 60 приблизно до 80 г на 1 кг сухої речовини.

Прикладом робочих умов автоклава з вапном є наступний умови: температура в інтервалі приблизно від 120 ° С приблизно до 220 ° С, тиск в інтервалі приблизно від 2 бар бажано до величини менше 18 бар і час витримки не менше ніж від 1 хвилини, бажано до часу менше, ніж 30 хвилин.

Як інший приклад робочих умов можна навести такі умови: температура в інтервалі приблизно від 180 ° С приблизно до 200 ° С, тиск в інтервалі приблизно від 10 бар бажано до величини менше 16 бар, рівень рН в інтервалі приблизно від 10 приблизно до 12 і час витримки приблизно від 5 хвилин приблизно до 10 хвилин.

Вищезгаданий спосіб може включати безліч додаткових етапів. Відповідно до одного з варіантів здійснення даного винаходу передбачені й інші етапи, які змінюють маршрут обробленого органічного матеріалу і направляють його на вхід бродильного апарату для отримання біогазу, в якому оброблений органічний матеріал сбраживается і виходить біогаз. Ще один етап відноситься до внесення обробленого органічного матеріалу в навколишнє середовище, включаючи сільськогосподарські угіддя. На цьому етапі в зовнішнє середовище, включаючи сільськогосподарські угіддя, можуть вноситися залишки матеріалу після ферментації обробленого органічного матеріалу.

Ще на одному етапі перед направленням органічного матеріалу в бродильний апарат для отримання біогазу від нього відділяється азот, включаючи аміак. Це призводить до підвищеного і стійкого виходу біогазу. Це і дозволяє використовувати збагачені азотом біомаси на етапах видалення азоту і подальшого зброджування в бродильних апаратах. Біогаз отримують в результаті зброджування органічного матеріалу, звільненого хоча б від частини аміаку, що містить азот.

Відповідно до одного з кращих варіантів здійснення даного винаходу перед можливою відправкою на зберігання в резервуар відокремлений аміак, який містить азот (N), поглинається в абсорбційної колони. Відповідно до одного з кращих варіантів здійснення даного винаходу перед можливою відправкою на зберігання в резервуар відокремлений аміак, який містить азот (N), поглинається в абсорбційної колони, що містить воду або розчин кислоти, переважно сірчаної кислоти.

Відповідно до одного з кращих варіантів здійснення даного винаходу пропонується спосіб, що включає наступні етапи:

i) усунення, инактивирование і / або скорочення кількості життєздатних мікроорганізмів і / або BSE-пріонів в згаданому органічному матеріалі, направляючи даний органічний матеріал

a) на етап обробки вапном під тиском, і / або

b) на етап нагріву до заданої температури, і / або обробки заданим тиском, і / або обробки підставою або кислотою, і / або

c) на етап хоча б часткового гідролізу,

при цьому згадані етапи обробки а), b) і с) можуть виконуватися одночасно або послідовно в будь-якому порядку,

ii) відділення аміаку, що містить азот (N), від згаданого обробленого органічного матеріалу;

iii) напрямок органічного матеріалу, з якого вилучено азот, в бродильний апарат для отримання біогазу;

iv) зброджування органічного матеріалу, з якого вилучено азот, і

v) отримання біогазу і збродженого органічного матеріалу, що містить хоча б зменшена кількість життєздатних мікроорганізмів і / або BSE-пріонів.

Бажано, щоб в органічному матеріалі, отриманому після зброджування, не було по суті ніяких BSE-пріонів.

Відповідно до одного з кращих варіантів здійснення даного винаходу етап відділення аміаку, що містить азот (N), починається з додавання до органічного матеріалу вапна в кількості, достатній, наприклад, для підвищення рівня рН вище 9 при температурі переважно вище 40 ° С, достатньому, наприклад, для підвищення рівня рН вище 10 при температурі переважно вище 40 ° С, достатньому, наприклад, для підвищення рівня рН вище 11 при температурі переважно вище 40 ° С, достатньому, наприклад, для підвищення рівня рН приблизно до 12 при температурі переважно вище 40 ° С.

Відповідно до одного з кращих варіантів здійснення даного винаходу температура процесу становить вище 50 ° С, наприклад вище 55 ° С, наприклад вище 60 ° С.

Відповідно до одного з кращих варіантів здійснення даного винаходу час витримки складає від 2 до 15 днів, наприклад від 4 до 10 днів, наприклад від 6 до 8 днів. Відповідно до одного з прикладів здійснення даного винаходу процес характеризується наступними параметрами: рівень рН становить від 8 до 12, температура - від 70 ° С до 80 ° С, відношення рідкої фракції до твердої становить менше 1: 400 і час витримки складає приблизно 7 днів . Лужне середовище може бути створена введенням будь-якого підстави. Однак рівень рН бажано підвищувати шляхом додавання СаО або Са (ОН) _2.

Органічний матеріал може містити тверді і / або рідкі фракції, наприклад гній і його муловий осад, залишки врожаю, силосні культури, туші тварин або їх частини, відходи бойні, м'ясо-кісткове кормове борошно, включаючи їх будь-які поєднання. Відповідно до одного з варіантів здійснення даного винаходу органічний матеріал містить максимум 50% твердих фракцій, наприклад максимум 40% твердих фракцій, наприклад максимум 30% твердих фракцій, наприклад максимум 20% твердих фракцій. Органічний матеріал може і бути в рідкому стані і містити максимум 10% твердих фракцій.

Органічний матеріал може і містити солому, волокна або тирсу і відповідно до одним з варіантів здійснення даного винаходу органічний матеріал може містити багато волокон, переважно більше 10% в масовому відношенні. Органічний матеріал може і містити багато складних вуглеводів, включаючи целюлозу, і / або гемицеллюлозу, і / або лігнін, наприклад, переважно більше 10% в масовому відношенні. Обробка органічного матеріалу, що містить целюлозу, вапном під тиском призводить до розкладання целюлози на органічні кислоти малої маси, наприклад на мурашину кислоту, оцтову кислоту, молочну кислоту і т.п.

Органічний матеріал може і містити підстилку тваринницьких ферм або гній (послід) тварин, особливо рогатої худоби, свиней та свійської птиці. Крім цього, може використовуватися такий органічний матеріал, як, наприклад, туші тварин або їх частини, відходи бойні, м'ясо-кісткове кормове борошно, плазма крові або будь-який інший продукт тваринного походження, небезпечний або безпечний з точки зору можливого змісту BSE-пріонів або інших пріонів .

Відповідно до одного з варіантів здійснення даного винаходу органічний матеріал містить або по суті складається з твердих фракцій довжиною менше 10 см, наприклад з твердих фракцій довжиною менше 5 см, наприклад з твердих фракцій довжиною менше 1 см.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения перед обработкой в автоклаве с известью органический материал должен быть раздроблен, предпочтительно, с использованием винтового конвейера, оборудованного дробилкой, предпочтительно изготовленного из нержавеющей и кислотостойкой стали. Конвейер передает органический материал в автоклав с известью, где органический материал предпочтительно нагревается впрыском пара или паром в кожухе вокруг автоклава с известью, или с использованием любого сочетания этих вариантов.

Органический материал может и содержать белки или подобные им органические молекулы, включая такие элементы, как аминокислоты и их сочетания, входящие в состав BSE-прионов или других прионов, при этом BSE-прионы или другие прионы непосредственно уничтожаются или разрушаются или их разрушение становится возможным с помощью обработки известью под давлением и/или последующего брожения, включая анаэробное брожение. Желательно, чтобы органический материал животного происхождения содержал много азота (N), предпочтительно больше 10%.

Органический материал в виде илового осадка может быть получен добавлением воды и/или воды, содержащей органический материал низкой концентрации, с содержанием твердой фракции предпочтительно меньше 10%. Добавляемая вода может быть повторно используемой водой, водой, содержащей органический материал низкой концентрации, полученной из силосной установки, и/или водой, собранной после очистки стойла и/или мытья животных, и/или водой, полученной с выхода этапа брожения перед отделением азота, и/или водой, полученной с выхода одной установки или большего числа установок для получения биогаза, и/или водой, полученной в процессе концентрорования фосфорных удобрений, и/или водой, полученной в процессе концентрирования калийных удобрений, и/или собранной дождевой водой.

В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, это - сбросная вода, полученная из установки для получения биогаза, или сбросная вода, полученная в процессе концентрирования фосфорных удобрений, или вода, полученная в процессе концентрирования калийных удобрений, или собранная дождевая вода.

В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения любое количество или большая часть мочевины и/или мочевой кислоты, присутствующей в органическом материале, конвертируется в аммиак, при этом аммиак может быть собран после поглощения в абсобционной колонне.

В качестве дополнительных этапов помимо обработки известью под давлением могут применяться мезофильное и/или термофильное брожение. Соответственно, до или после отделения азота органический материал, который был обработан в автоклаве с известью, может впоследствии быть направлен в установку мезофильного и/или термофильного брожения.

Каждое брожение выполняется популяцией бактерий, способных осуществлять мезофильное или термофильное брожение, соответственно. В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения это - анаэробное брожение.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения брожение осуществляется при температуре приблизительно от 15°С приблизительно до 65°С, например при температуре приблизительно от 25°С приблизительно до 55°С, например при температуре приблизительно от 35°С приблизительно до 45°С.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения брожение выполняется в течение приблизительно от 5 до 15 дней, например в течение приблизительно от 7 до 10 дней.

В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения биогаз получают с использованием одной установки или большего числа установок с помощью микроорганизмов, предпочтительно с помощью популяции бактерий, и при анаэробном брожении органического материала. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения в процессе брожения бактерии производят главным образом метан и углекислый газ, составляющий меньшую часть. Биогаз можно получать на одной установке или на большем числе установок, предпочтительно при бактериальном анаэробном брожении органического материала.

В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения биогаз получают в двух установках анаэробным бактериальным брожением органического материала, первоначально брожением с термофильными бактериями в первой установке, а затем сброженный в термофильных условиях органический материал направляют во вторую установку, в которой происходит брожение с мезофильными бактериями.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения термофильные условия реакции включают температуру реакции в пределах от 45°С до 75°С, например температуру реакции в пределах от 55°С до 60°С.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения мезофильные условия реакции включают температуру реакции в пределах от 20°С до 45°С, например температуру реакции в пределах от 30 °С до 35 °С. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения термофильная реакция так же, как и мезофильная реакция, протекает в течение приблизительно 5-15 дней, например, в течение приблизительно 7-10 дней.

Любое потенциальное пенообразование может быть уменьшено и/или исключено путем добавления полимеров, и/или растительного масла, и/или одной соли или большего числа солей, желательно в качестве растительного масла использовать рапсовое масло. Желательно, чтобы соли включали или по существу состояли из СаО и/или Са(ОН) ₂ .

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения требуемая флокуляция веществ и частиц в процессе получения биогаза достигается добавлением ионов кальция, способных образовывать мостики кальция между органическими и неорганическими веществами в растворе или взвеси, при этом упомянутые мостики кальция способствуют образованию хлопьев из частиц. Добавление ионов кальция и приводит к осаждению ортофосфатов, включая растворенный (РО ₄^3- ), который в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения осаждается в виде фосфата кальция Са ₃ (РО ₄ ) ₂ , при этом осажденный фосфат кальция остается взвешенным в иловом осадке.

Полученный биогаз может отводиться на газовый двигатель, способный вырабатывать тепло и/или электричество. Тепло можно использовать для нагрева автоклава с известью и/или бродильного аппарата, и/или реактора отделения азота, и/или одной установки или большего числа установок для получения биогаза для скотного двора и/или для обогрева жилых помещений, и/или для нагрева воды, которая используется в хозяйстве или в жилых помещениях. Электричество может быть продано в коммерческую электросеть. В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения оставшийся отделенный азот, стерилизованный и сброженный органический материал могут вноситься в сельскохозяйственные земли.

Помимо: i) сокращения количества и/или устранения нежелательных микроорганизмов, ii) усовершенствования способа получения биогаза и iii) получения очень удобного в использовании, стерилизованного и сброженного органического материала с отделенным азотом, еще в одном аспекте настоящего изобретения предлагается способ получения азотсодержащих удобрений из органических материалов, содержащих источник азота, при этом упомянутый способ включает этап i) сбора аммиака, содержащего азот, отделенного от органического материала на этапе отделения аммиака, этап ii) поглощения упомянутого аммиака, содержащего азот, в воде или растворе кислоты, предпочтительно серной кислоты, и этап iii) получения азотсодержащего удобрения, которое можно вносить в сельскохозяйственные земли.

Еще в одном аспекте настоящего изобретения предложен способ получения фосфорсодержащих удобрений из органических материалов, включающих источник фосфора, при этом упомянутый способ включает этап i) отвода илового осадка из бродильного аппарата для получения биогаза на вход сепаратора, этап ii) разделения сброженного органического материала, а и неорганического материала на твердую и жидкую фракции, этап iii) получения твердой фракции, включающей часть Р, предпочтительно в виде фосфата кальция Са ₃ (РО ₄ ) ₂ , и органических фосфатов, взвешенных в иловом осадке, при этом упомянутая твердая фракция может использоваться в качестве фосфорного удобрения и вноситься в сельскохозяйственные земли.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения в качестве сепаратора, в котором сброженный органический материальный, а и неорганический материал разделяются на твердую и жидкую фракции, используется декантирующая центрифуга. Фосфорсодержащая твердая фракция может быть высушена с получением гранул, содержащих фосфорное удобрение, например, путем компостирования фосфорсодержащей фракции в компостной куче под воздухопроницаемой пленкой или покрытием.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения сбросная вода, полученная при производстве биогаза и отделенная от твердых компонентов, может многократно использоваться в силосовании, и/или в процессе обработки известью под давлением, и/или в процессе отделения азота, и/или в установке, для получения биогаза, и/или при очистке стойла, и/или вноситься в землю, и/или отводиться на обычную установку обработки иловых осадков.

Поэтому в другом аспекте настоящего изобретения предлагается способ получения по существу чистой сбросной воды, при этом упомянутый способ включает этап i) получения с выхода сепаратора, предпочтительно декантирующей центрифуги, жидкой фракции, содержащей сбросную воду с очень ограниченным содержанием N и Р, предпочтительно меньше 5% в отношении массы к объему, например меньше 1% в отношении массы к объему, например меньше 0,1% в отношении массы к объему, например меньше 0,01% в отношении массы к объему, и по существу не содержащей никакие источники, способствующие распространению зооноза, вирусов животных, инфекционных бактерий, паразитов или других инфекционных агентов, включая BSE-прионы и другие прионы. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения сбросная вода может содержать меньше 10% N и Р, первоначально присутствующих в иловом осадке.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложен способ получения калийсодержащих удобрений из органических материалов, включающих источник калия, при этом упомянутый способ включает этап i) отвода жидкой фракции от первого этапа разделения (используемого при разделении фосфорсодержащих органических материалов, как описано выше) на второй этап разделения, этап ii) отделения оставшегося органического и неорганического состава от жидкости, этап iii) получения калийсодержащей твердой фракции, при этом твердая фракция может использоваться как калийное удобрение и вноситься в сельскохозяйственные земли.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения на втором этапе калийсодержащая фракция пропускается через керамический микрофильтр, работающий в режиме попеременного аэрирования и фильтрации сбросной воды, при этом упомянутое аэрирование способствует разложению остатков органического материала и отстою неорганических хлопьев.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложен способ получения чистой сбросной воды, при этом получаемая сбросная вода обрабатывается в системе аэробной обработки, способной удалять азот и фосфор и/или сокращать их содержание в воде, а и разлагать остатки органического материала и элементы, издающие запах, с получением сбросной воды, не содержащей по существу N и Р, при этом в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения сбросная вода при необходимости вноситься в сельскохозяйственные земли или циркулирует через скотные дворы.

Вышеупомянутое аэрирование может выполняться с использованием атмосферного воздуха в течение 2-4 недель при температуре приблизительно 20°С и отношении жидкой фракции к газообразной, равном приблизительно 1:2000. Весь удаляемый азот может собираться и отводиться к рассмотренной здесь абсорбционной колонне.

Учитывая возможность очистки скотных дворов обработанной таким способом сбросной водой, еще в одном аспекте настоящего изобретения предложен способ улучшения санитарно-гигиенических условий содержания скотных дворов или стойла, при этом улучшение состоит в чистке стойла получаемой сбросной водой. Чистка включает чистку и мытье, например, свинарников, полов, решеток, каналов с навозом, потолков, вентиляционных каналов, очистку отработанного воздуха и т.д., а и сокращение поверхностей испускания запаха, аммиака и пыли, выбрасываемых в среду определенного места, включая стойло.

Очистка стойл в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения выполняется предпочтительно сбросной водой, полученной после брожения энергетической биомассы или полученной после брожения при производстве биогаза и разделения твердой и жидкой фракций, или сбросной воды, полученной на более поздних этапах системы.

Відповідно до цього аспектом цього винаходу можна і поліпшити умови стійлового утримання тварин, використовуючи солому в якості стійлового матеріалу і структурного фуражу. Відповідно до одного з кращих варіантів винаходу бажано направляти солому, яка містить органічний матеріал, з стійла в автоклав з вапном і перед подальшою обробкою виконувати гідроліз органічного матеріалу. Інше завдання поліпшення умов стійлового утримання тварин складається в забезпеченні обприскування тварин для зменшення числа мікроорганізмів, а й пилу в шерсті тварин і одночасно в зниженні температури тіла тварин.

Пропонується спосіб, який об'єднує анаеробне зброджування гною тварин, енергетичної біомаси і подібних органічних субстратів, а й переробку поживних речовин, що містяться в сброженной біомасі в добрива комерційної якості, і отримання чистої скидний води.

Для цього комплексного способу, описаного вище, потрібна система елементів або вибір елементів, описаних більш докладно в іншому місці.

Система по одному з аспектів включає:

i) перший пристрій, переважно обори або стійла для утримання і / або розведення тварин, переважно сільськогосподарських тварин, включаючи корів, свиней, велику рогату худобу, коней, кіз, овець і / або домашню птицю і т.п., і / або

ii) другий пристрій, переважно хоча б одну установку для попередньої обробки органічного матеріалу, при цьому згаданий органічний матеріал переважно включає гній тварин та / або мулові опади тваринництва, і / або частини рослин, і при цьому частини рослин переважно включають один вид або більше число видів соломи, зернових культур, залишків врожаю, силосу, енергетичної біомаси і можливо туші тварин або їх частини, відходи бойні, м'ясо-кісткове кормове борошно, плазму крові або будь-який продукт тваринного походження, небезпечний або безпечний з точки зору можливого змісту BSE-пріонів або інших пріонів, і / або

iii) третій пристрій, переважно енергоустановку, що виробляє підвищену кількість енергії з біомаси, що містить органічний матеріал,

при цьому до складу першого пристрою входить:

a) система очищення підлог, решіток, свинарників, каналів з гноєм, каналів з рідкими відходами, тварин, і вентиляційні канали обори або стійла, при цьому чистка включає використання води для очищення, і / або

b) система транспортування води для очищення можливо у вигляді мулового осаду, що містить воду для очищення і органічний матеріал з обори або стійла у другий пристрій,

при цьому до складу другого пристрою входить:

а) перший резервуар попередньої обробки, переважно резервуар відділення аміаку i) для відділення аміаку, що містить азот, від мулового осаду, що відводиться з виходу першого пристрою і подається на вхід другого пристрою, або ii) для відділення аміаку, що містить азот, від органічного матеріалу, відведеного з виходу додаткового резервуару попередньої обробки другого пристрою, при цьому перший резервуар попередньої обробки може і використовуватися для гідролізу органічного матеріалу, і / або

b) другий резервуар попередньої обробки, переважно автоклав з вапном для гідролізу мулового осаду, що містить органічний матеріал, що відводиться з виходу першого пристрою і подається на вхід другого пристрою, при цьому згаданий гідроліз призводить до видалення, інактивованої і / або скорочення кількості будь-яких життєздатних мікроорганізмів і / або хвороботворних організмів, які перебувають в муловому осаді, або його частини, і / або

c) хоча б один резервуар, переважно резервуар силосування для отримання силосованного рослинного матеріалу, що містить зерно / кукурудзу, енергетичну біомасу, буряк і залишки врожаю, і / або

d) хоча б один другий резервуар, переважно резервуар попереднього зброджування для зброджування силосу і / або органічного матеріалу після обробки вапном під тиском, в якому можна вибирати умови бродіння - мезофільні умови бродіння і / або термофільні умови бродіння,

при цьому до складу третього пристрою входить:

a) хоча б один бродильний апарат для отримання біогазу, на вхід якого з виходу другого пристрою подається муловий осад і / або органічний матеріал для зброджування органічного матеріалу при мезофільних умовах бродіння і / або термофільних умовах бродіння, при цьому згадане бродіння призводить до отримання біогазу, містить, головним чином, метан і / або

b) хоча б один резервуар для збору біогазу, при цьому даний резервуар може за вибором підключатися або до розподільчої мережі біогазу, або до газового двигуна, і / або

c) хоча б один перший сепаратор, в якості якого переважно використовувати декантарующую центрифугу, в якому зброджених матеріал з виходу хоча б одного бродильного апарату для отримання біогазу розділяється на рідку фракцію у вигляді скидний води і на тверду фракцію, при цьому згадана тверда фракція містить твердий фосфорсодержащий органічний і неорганічний матеріал, і / або

d) хоча б один другий сепаратор, в якості якого переважно використовувати керамічний мікрофільтр, в якому переважно аерування і фільтрацією проходить подальшу обробку скидна вода з виходу хоча б одного першого сепаратора, при цьому в результаті згаданої обробки видаляються хоча б деякі, але переважно більша частина одного компонента або більшої кількості компонентів, які видають запах, сполуки азоту (N) і калію (к), при цьому згадана сепарація і призводить до утворення скидний води, що містить зменшену кількість будь-якого одного компонента або більшої кількості компонентів, які видають запах, сполук азоту (N ) і калію (К) в порівнянні з їх кількістю до поділу.

Відповідно до кращим варіантом здійснення даного винаходу система включає трубопровід, що становить замкнуту систему, що запобігає або призводить до скорочення викидів пилу, мікроорганізмів, аміаку, повітря, рідини або будь-який інший складової в межах системи.

Відповідно до кращим варіантом здійснення даного винаходу рідкі фракції або скидна вода з виходу одного або більшої кількості резервуарів, включаючи хоча б один резервуар силосування, хоча б один резервуар попереднього зброджування, хоча б один бродильний апарат для отримання біогазу, хоча б один перший сепаратор і хоча б один другий сепаратор використовується повторно для очищення обори або стійла.

Відповідно до кращим варіантом здійснення даного винаходу рідкі фракції або скидна вода з виходу одного або більшої кількості резервуарів, включаючи хоча б один резервуар силосування, хоча б один резервуар попереднього зброджування, хоча б один бродильний апарат для отримання біогазу, хоча б один перший сепаратор і хоча б один другий сепаратор використовується повторно на будь-якому етапі поділу мулового осаду і системи отримання біогазу для утримання органічного матеріалу в належному рідкому стані.

Перед подачею згаданого органічного матеріалу в резервуар відділення аміаку для відділення аміаку, що містить азот, до органічного матеріалу можна додати вапно, включаючи СаО і / або Са (ОН) _2, робити це можна в поєднанні з нагріванням і аерування мулового осаду, включаючи органічний матеріал, при цьому бажано додавати таку кількість вапна, щоб збільшити рН до рівня приблизно від 10 до приблизно 12.

Відповідно до кращим варіантом здійснення даного винаходу органічний матеріал залишається в резервуарі відділення аміаку протягом 5-10 днів, наприклад 7 днів. Відповідно до кращим варіантом здійснення даного винаходу температура в резервуарі відділення аміаку зберігається на рівні від 60 ° С до 80 ° С. Відповідно до кращим варіантом здійснення даного винаходу в резервуарі відділення аміаку або перед подачею згаданого органічного матеріалу в резервуар відділення аміаку на 1 кг сухої речовини органічного матеріалу додається приблизно від 30 до 60 грамів Ca (OH) _2.

В системі передбачений збір відокремленого аміаку, що містить азот, з резервуара відділення аміаку, і її відведення на вхід колони, в якій аміак, який містить азот, поглинається в воді або розчині кислоти, переважно сірчаної кислоти, а й може бути передбачено зберігання поглиненого аміаку в резервуарі . Відповідно до кращим варіантом здійснення даного винаходу азот, поглинений в воді або кислотному розчині, може використовуватися як добриво.

Відповідно до кращим варіантом здійснення даного винаходу в якості автоклава з вапном в системі застосовується пристрій, який здатний розділяти органічний матеріал на частини і потім направляти розділений на частини органічний матеріал в камеру, де розділений на частини органічний матеріал нагрівається і одночасно піддається дії високого тиску з -за високої температури. До або після подачі органічного матеріалу в автоклав до нього додається вапно, включаючи СаО і / або Са (ОН) _2.

Відповідно до кращим варіантом здійснення даного винаходу в автоклав додається СаО в кількості від 5-10 г на 1 кг сухої речовини органічного матеріалу. Система працює при температурі від 100 ° С до 220 ° С, наприклад при температурі від 180 ° С до 200 ° С. Температура залежить від того, який вид органічного матеріалу обробляється: чим вище обрана температура, тим вищий вміст целюлози, геміцелюлози і лігніну в органічному матеріалі; або вибір більш високої температури вказує на те, що існує більш висока небезпека зараження інфекційними мікроорганізмами або хвороботворними організмами, включаючи BSE-пріони.

Відповідно до кращим варіантом здійснення даного винаходу тиск знаходиться на рівні від 2 до 16 бар, наприклад від 4 до 16 бар, наприклад від 6 до 16 бар, наприклад від 10 до 16 бар. Система працює при високій температурі протягом приблизно 5-10 хвилин, але може і застосовуватися і більш довгий час обробки.

Відповідно до кращим варіантом здійснення даного винаходу аміак, який містить азот, віддалений в автоклаві з вапном, збирається і відводиться в колону і поглинається в ній, як це було описано.

Відповідно до одного з варіантів здійснення даного винаходу перед подачею матеріалу в резервуар відділення аміаку в системі передбачена подача силосу, наприклад кукурудзи, енергетичної біомаси, буряка, і / або залишків врожаю, на вхід резервуара мезофильного або термофільного бродіння.

Перед подачею матеріалу в резервуар відділення аміаку в системі може бути і передбачена подача органічного матеріалу з автоклава з вапном на вхід резервуара мезофильного або термофільного бродіння.

В системі і передбачена оптимізація процесу бродіння органічного матеріал і отримання біогазу з допомогою установки попередньої обробки, до складу якої входять установки відділення аміаку, що містить азот, і / або лужного гідролізу при заданих технологічних параметрах, включаючи рівень рН, температуру, аерація, тривалість, придушення піноутворення і флокуляцію зваженого матеріалу.

Відповідно до іншого варіанту здійснення даного винаходу в системі забезпечені оптимальні умови для популяції мікроорганізмів, що містилися в бродильних апаратах, для отримання біогазу. Ці умови досягаються, наприклад, шляхом подачі стерилізованого або минулого санітарну обробку мулового осаду з виходу резервуара відділення аміаку на вхід хоча б першого бродильного апарату для отримання біогазу, при цьому стерилізований або знезаражений муловий осад придушує популяцію мікроорганізмів, які виробляють біогаз в бродильном апараті для отримання біогазу. Зокрема органічний матеріал, від якого відокремлюється азотвмісний аміак, може направлятися в реактор для отримання біогазу, в якому підтримуються умови мезофильного бродіння. Відповідно до кращим варіантом здійснення даного винаходу після того, як органічний матеріал піддається мезофільних бродінню, він направляється на вхід іншого реактора системи для отримання біогазу, в якому підтримуються умови термофільного бродіння.

Умови термофільної реакції включають температуру реакції в межах приблизно від 45 ° С до 75 ° С, наприклад температуру реакції в межах приблизно від 55 ° С до 60 ° С. Умови мезофильной реакції включають температуру реакції в межах приблизно від 20 ° С до 45 ° С, включаючи температуру реакції в межах приблизно від 30 ° С до 35 ° С.

Як термофільна, так і мезофільна реакції здійснюються в системі приблизно хоча б за 5-15 днів, наприклад приблизно хоча б за 7-10 днів, переважно хоча б за 7 днів.

До складу системи входять пристрої, здатні запобігати піноутворення, при цьому дані пристрої можуть вводити, наприклад, полімери та / або рослинні масла, включаючи рапсове масло, і / або різні солі, включаючи солі, що містять СаО і / або Са (ОН) _2.

Система дозволяє багаторазово використовувати хоча б частину збродженого органічного матеріалу з реакторів для отримання біогазу в тих же самих реакторах, при цьому зброджених органічний матеріал використовується в якості мікробного затравочного матеріалу популяції мікроорганізмів, що забезпечують бродіння.

Відповідно до одного з варіантів здійснення даного винаходу муловий осад, що включає рідину, що містить тверді фракції, може направлятися на вхід першого сепаратора для відділення твердих матеріалів, що включають обмежену частку рідини, від основної частини рідкої фракції. Згадана тверда фракція містить фосфорсодержащий органічний і неорганічний матеріал. Згадана тверда фракція може бути і висушена і входити до складу добрива. Відповідно до кращим варіантом здійснення даного винаходу в якості першого сепаратора системи використовується декантирують центрифуга.

У запропонованій системі скидна вода з виходу першого сепаратора обробляється в другому сепараторі, при цьому згаданий другий сепаратор складається з керамічних мікрофільтрів, в яких скидна вода з виходу першого сепаратора обробляється аерування і фільтрацією, при цьому можуть віддалятися залишки будь-яких компонентів, які видають запах, залишки будь-яких складів азоту і / або будь-яких калійвмісних компонентів, залишаючи надзвичайно чисту скидну воду, що не містить по суті залишки жодного зі згаданих компонентів.

Система дозволяє відводити скидну воду з виходу термофільного реактора для отримання біогазу або з виходу першого і / або другого сепаратора і направляти її на сільськогосподарські поля, на установку обробки стічних, або очисну установку, або установку біологічної обробки або, при необхідності, на подальшу очистку.

Система або способи даного винаходу можуть використовуватися:

• для виключення або зменшення викиду в навколишнє середовище пилу, мікроорганізмів, аміаку, забрудненого повітря, рідини або будь-якого іншого речовини системи, особливо з скотарень;
• для поліпшення використання енергії, що містилася в біомасі, включаючи органічний матеріал;
• для удосконалення отримання біогазу, що містить метан і несе метан газ. Згаданий газ може зберігатися в резервуарі на місці і / або може бути направлений в комерційну розподілену газову мережу;
• для отримання окремих фракцій азоту (N), фосфору (Р) і можливо калію (К) з органічних матеріалів. Згадані фракції мають комерційне значення і можуть використовуватися як добриво в сільськогосподарських і садівничих угіддях;
• для поліпшення умов утримання тварин і санітарно-гігієнічних умов у стійлах і відповідно віддачі згаданих стійл. Згадана віддача включають гній, муловий осад і тварин, що відправляються на забій. Чисті тварини зменшують ризик інфекційного зараження м'яса тварин, що відправляються на забій;
• для отримання технологій, що дозволяють видаляти туші тварин або їх частини, м'ясо-кісткове кормове борошно або будь-який інший продукт тваринництва в сільськогосподарські землі в вигляді перероблених добрив і, таким чином, отримувати вигоду з мікро- і макропітательних речовин, що знаходяться в тваринницькій продукції, в сільськогосподарської або садівничої рослинної продукції.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб зниження кількості життєздатних мікроорганізмів і / або пріонів в органічному матеріалі, що включає

i) отримання органічного матеріалу, що містить тверду і / або рідку фракції;

ii) обробку згаданого органічного матеріалу, включаючи

a) етап обробки вапном під тиском при температурі 100 - 220 ° С, що призводить до гідролізу органічного матеріалу, при цьому вапно складається з Са (ОН) ₂ і / або СаО, і

b) етап відділення аміаку від згаданого матеріалу, обробленого вапном під тиском,

при цьому вапно, що додається в зв'язку з відділенням аміаку і знезараженням органічного матеріалу, тримає в облозі розчинений ортофосфат, і

iii) отримання обробленого органічного матеріалу, що містить зменшену кількість життєздатних мікроорганізмів і / або пріонів.

2. Спосіб за п.1, що включає додаткові етапи відведення обробленого органічного матеріалу на вхід бродильного апарату для отримання біогазу, зброджування обробленого органічного матеріалу і отримання біогазу.

3. Спосіб за п.1, що включає додатковий етап внесення обробленого органічного матеріалу в сільськогосподарські землі.

4. Спосіб за п.2, що включає додатковий етап внесення матеріалу, що залишився від зброджування обробленого матеріалу в сільськогосподарські землі.

5. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що згаданими мікроорганізмами є мікроорганізми тварин і зоонозних хвороботворні мікроорганізми.

6. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що згаданими мікроорганізмами є мікроорганізми, які обираються зі інфекційних мікроорганізмів і паразитарних хвороботворних мікроорганізмів.

7. Спосіб за допомогою одного з пп.1 і 2, що відрізняється тим, що згаданий органічний матеріал, що містить тверду і / або рідку фракції вибирається з групи матеріалів, що включає гній і його мулові опади, залишки біомаси, біомасу силосу, туші тварин або їх частини , відходи бойні, м'ясо-кісткове кормове борошно, а й будь-які їх поєднання.

8. Спосіб за п.2, що відрізняється тим, що виробництво біогазу підвищується при тепловій обробці згаданого органічного матеріалу в вапна під тиском, яка проводиться перед етапом відділення аміаку від органічного матеріалу в резервуарі відділення аміаку.

9. Спосіб за п.8, який відрізняється тим, що перед етапом відділення аміаку органічний матеріал, що пройшов теплову обробку в вапна під тиском, піддається зброджування.

10. Спосіб за п.2, що відрізняється тим, що перед вступом на етап відділення аміаку органічний матеріал рослинного походження проходить силосування.

11. Спосіб за п.10, який відрізняється тим, що перед етапом відділення аміаку минулий силосування органічний матеріал рослинного походження сбраживается.

12. Спосіб за п.8, який відрізняється тим, що етап відділення аміаку виконується шляхом введення вапна в органічний матеріал з метою підвищення рівня рН приблизно до 9-11 при температурі приблизно 40 - 60 ° С.

13. Спосіб за п.12, який відрізняється тим, що рівень рН становить приблизно 10.

14. Спосіб за п.12, який відрізняється тим, що рівень рН становить приблизно 11.

15. Спосіб за п.12, який відрізняється тим, що температура становить приблизно 50 ° С.

16. Спосіб за п.12, який відрізняється тим, що температура становить приблизно 60 ° С.

17. Спосіб за п.12, який відрізняється тим, що етап відділення аміаку триває 2 - 15 днів.

18. Спосіб за п.12, який відрізняється тим, що етап відділення аміаку триває 4 - 10 днів.

19. Спосіб за п.12, який відрізняється тим, що етап відділення аміаку триває 6 - 8 днів.

20. Спосіб за п.8, який відрізняється тим, що рівень рН становить 8-12, температура 70-80 ° С, відношення рідкої фракції до газоподібної менше 1: 400, тривалість етапу відділення аміаку приблизно 7 днів.

21. Спосіб за п.12, який відрізняється тим, що тверда фракція органічного матеріалу складає максимум 50% по відношенню до маси до обсягу.

22. Спосіб за п.12, який відрізняється тим, що тверда фракція органічного матеріалу складає максимум 30% по відношенню до маси до обсягу.

23. Спосіб за п.12, який відрізняється тим, що тверда фракція органічного матеріалу складає максимум 10% по відношенню до маси до обсягу.

24. Спосіб за п.12, який відрізняється тим, що перед зберіганням в резервуарі відокремлений аміак поглинається в колоні.

25. Спосіб за п.24, який відрізняється тим, що колона містить воду або розчин кислоти.

26. Спосіб за п.25, який відрізняється тим, що в якості розчину кислоти використовується сірчана кислота.

27. Спосіб за п.24, який відрізняється тим, що перед зберіганням в резервуарі аміак, відокремлений на етапі теплової обробки в вапна під тиском, і поглинається в згаданій колоні.

28. Способ по п.1, отличающийся тем, что тепловая обработка органического материала в извести под давлением выполняется при температуре 120 - 220°С, под давлением от 2 - 20 бар, с добавлением извести в количестве, достаточном для получения уровня рН 9 - 12, и продолжительность этапа тепловой обработки в извести под давлением составляет от не менее чем 1 мин желательно до менее 60 мин.

29. Способ по п.28, отличающийся тем, что температура находится в пределах от 180 - 200°С, тем, что давление находится в пределах от 10 бар до менее чем 16 бар, тем, что уровень рН составляет от 10 - 12, и тем, что продолжительность этапа тепловой обработки в извести под давлением составляет от 5 - 10 мин.

30. Способ по п.28, отличающийся тем, что в состав органического материала входит и подстилка животноводческих ферм или навоз крупного рогатого скота, свиней или птичий помет.

31. Способ по п.28, отличающийся тем, что органический материал и содержит протеины, входящие в состав BSE-прионов или других прионов, тем, что упомянутые BSE-прионы или другие прионы удаляются на этапе тепловой обработки в извести под давлением.

32. Способ по п.28, отличающийся тем, что в состав органического материала и входит солома, волокна или опилки.

33. Способ по п.28, отличающийся тем, что содержание волокон в органическом материале составляет более 10% в массовом отношении.

34. Способ по п.28, отличающийся тем, что содержание сложных углеводородов, включая целлюлозу, и/или гемицеллюлозу, и/или лигнин, составляет более 10% в массовом отношении.

35. Способ по п.28, отличающийся тем, что СаО вводится в количестве 2 - 80 г на 1 кг сухого вещества.

36. Способ по п.28, отличающийся тем, что СаО вводится в количестве 5 - 60 г на 1 кг сухого вещества.

37. Способ по п.28, отличающийся тем, что перед обработкой в автоклаве с известью органический материал дробится.

38. Способ по п.37, отличающийся тем, что органический материал дробится в винтовом конвейере, оборудованном дробилкой, который транспортирует органический материал в автоклав с известью, где органический материал нагревается впрыском пара, или паром в кожухе вокруг автоклава, или при сочетании этих вариантов.

39. Способ по п.28, включающий и этап отвода органического материала, обработанного в автоклаве с известью, в бродильный аппарат для мезофильного и/или термофильного сбраживания перед отделением аммиака от органического материала.

40. Способ по п.39, отличающийся тем, что сбраживание осуществляется популяцией бактерий.

41. Способ по п.39, отличающийся тем, что сбраживание осуществляется анаэробным сбраживанием.

42. Способ по п.39, отличающийся тем, что содержание азота в органическом материале животного происхождения составляет более 10% в отношении массы к объему.

43. Способ по п.39, отличающийся тем, что сбраживание осуществляется при температуре от 15°С, предпочтительно, до температуры менее 65°С.

44. Способ по п.39, отличающийся тем, что сбраживание осуществляется при температуре от 25°С, предпочтительно, до температуры менее 55°С.

45. Способ по п.39, отличающийся тем, что сбраживание осуществляется при температуре от 35°С предпочтительно до температуры менее 45°С.

46. Способ по п.39, отличающийся тем, что сбраживание осуществляется в течение периода от 5 дней до периода менее 15 дней.

47. Способ по п.39, отличающийся тем, что сбраживание осуществляется в течение периода от 7 дней до периода менее 10 дней.

48. Способ по п.10, отличающийся тем, что органический материал, подлежащий силосованию, включает кормовые культуры годового оборота типа свеклы, кукурузы или клевера, и тем, что он может включать и и ботву растений.

49. Способ по п.2, отличающийся тем, что биогаз получают с использованием одного или большего числа бродильных аппаратов с помощью микробных организмов при анаэробном сбраживании органического материала.

50. Способ по п.49, отличающийся тем, что при сбраживании органического материала используются микроорганизмы типа бактерий, выделяющие главным образом метан и небольшую долю диоксида углерода.

51. Способ по п.49, отличающийся тем, что биогаз получают с применением двух бродильных аппаратов путем анаэробного бактериального сбраживания органического материала, при этом сначала сбраживание происходит в первом бродильном аппарате в присутствии термофильных бактерий, а затем сброженный в термофильных условиях органический материал отводится во второй бродильный аппарат, где происходит сбраживание в присутствии мезофильных бактерий.

52. Способ по п.51, отличающийся тем, что условия термофильной реакции включают температуру реакции в диапазоне 45 - 75°С.

53. Способ по п.51, отличающийся тем, что условия термофильной реакции включают температуру реакции в диапазоне 55 - 60°С.

54. Способ по п.51, отличающийся тем, что условия мезофильной реакции включают температуру реакции в диапазоне 20 - 45°С.

55. Способ по п.51, отличающийся тем, что условия мезофильной реакции включают температуру реакции в диапазоне 30 - 35°С.

56. Способ по п.51, отличающийся тем, что термофильная реакция осуществляется в течение 5-15 дней.

57. Способ по п.51, отличающийся тем, что термофильная реакция осуществляется в течение 7-10 дней.

58. Способ по п.51, отличающийся тем, что мезофильная реакция осуществляется в течение 5-15 дней.

59. Способ по п.51, отличающийся тем, что мезофильная реакция осуществляется в течение 7-10 дней.

60. Способ по п.51, отличающийся тем, что при введении полимеров, и/или растительного масла, и/или одной соли, или большего числа солей, снижается и/или исключается потенциальное пенообразование.

61. Способ по п.60, отличающийся тем, что в качестве растительного масла используется рапсовое масло.

62. Способ по п.49, отличающийся тем, что требуемая флокуляция веществ и частиц в процессе производства биогаза достигается введением ионов кальция, способных образовывать кальциевые мостики между органическими и неорганическими веществами в растворе или взвеси, при этом упомянутые кальциевые мостики способствуют образованию хлопьев из частиц.

63. Способ по п.62, отличающийся тем, что введение ионов кальция и способствует осаждению ортофосфатов, включая растворенный (PO ₄^3- ), который в соответствии с предпочтительным вариантом осаждается в виде фосфата кальция Са ₃ (PO ₄ ) ₂ , при этом в соответствии с предпочтительным вариантом осажденный фосфат кальция остается в виде взвеси в иловом осадке.

64. Способ по п.62, отличающийся тем, что получаемый биогаз отводится на газовый двигатель, способный вырабатывать тепло и/или электричество.

65. Способ по п.64, отличающийся тем, что упомянутое тепло используется для нагрева автоклава, и/или бродильного аппарата, и/или реактора отделения аммиака, и/или одного реактора, или большего числа реакторов для получения биогаза, и/или одного скотного двора, или большего числа скотных дворов.

66. Способ по п.64, отличающийся тем, что упомянутое электричество отводится и продается коммерческой распределительной электросети.

67. Способ по п.1, отличающийся тем, что микроорганизмы включают бактерии Campylobacter, Salmonella, Yersinia, Ascaris, вирусов и вироидов.

68. Способ по п.2, включающий и этап получения азотсодержащих удобрений из органического материала, при этом упомянутый этап получения удобрений включает этап i) сбора аммиака, отделенного от органического материала на этапе отделения аммиака, этап ii) поглощения упомянутого аммиака, в воде или растворе кислоты, содержащем серную кислоту, и этап iii) получения азотсодержащего удобрения.

69. Способ по п.2, включающий и этап получения фосфорсодержащих удобрений из органического материала, при этом упомянутый этап получения удобрений включает этап i) отвода илового осадка из бродильного аппарата для получения биогаза на вход первого сепаратора, этап ii) разделения сброженного органического материала, а и неорганического материала на твердую фракцию и жидкую фракцию сбросной воды, этап iii) получения твердой фракции, включающей часть Р в виде фосфата кальция Саз(Р04)2, и органических фосфатов, первоначально взвешенных в иловом осадке, при этом упомянутая твердая фракция может использоваться в качестве фосфорного удобрения.

70. Способ по п.69, отличающийся тем, что в качестве сепаратора применяется декантирующая центрифуга.

71. Способ по п.69, отличающийся тем, что твердая фракция, содержащая фосфор, высушивается с получением гранул, содержащих фосфорное удобрение.

72. Способ по п.69, отличающийся тем, что содержание азота (N) и фосфора (Р) в сбросной воде, получаемой на выходе этапа сепарации, составляет менее 0,1% в отношении массы к объему.

73. Способ по п.72, отличающийся тем, что сбросная вода отводится в резервуар отделения аммиака и используется повторно в процессе отделения аммиака от органического материала в резервуаре отделения аммиака.

74. Способ по п.72, отличающийся тем, что сбросная вода используется повторно для чистки стойла.

75. Способ по п.72, отличающийся тем, что в сбросной воде не содержатся источники, способствующие распространению зооноза, вирусов животных, инфекционных бактерий, паразитов, BSE-прионов и других прионов.

76. Способ по п.70, включающий и этап отделения аммиака от упомянутой сбросной воды в резервуаре отделения аммиака паром.

77. Способ по п.76, отличающийся тем, что отделенный аммиак конденсируется в двухступенчатом конденсаторе.

78. Способ по п.77, отличающийся тем, что аммиак конденсируется на первом этапе в противотоке охлажденного конденсата аммиака.

79. Способ по п.78, отличающийся тем, что аммиак, не сконденсировавшийся на первом этапе, конденсируется в противотоке пермеата на выходе этапа обратного осмоса, применяемого для извлечения калия (К) из сбросной воды, получаемой по п.69.

80. Способ по п.76, включающий и этап отвода отделенного аммиака на вход колонны, в которой поглощается аммиак с выхода первого резервуара отделения аммиака.

81. Способ по п.1, включающий и этап получения калийсодержащих удобрений из органических материалов, при этом упомянутый этап получения удобрений включает этап i) отвода калийсодержащей жидкой фракции сбросной воды от первого этапа разделения на второй этап разделения, этап ii) отделения оставшегося органического и неорганического состава от жидкой фракции, этап iii) получения калийсодержащего жидкого концентрата, при этом упомянутый калийсодержащий жидкий концентрат может использоваться как калийное удобрение.

b) система транспортування води для очищення можливо у вигляді мулового осаду, що містить воду для очищення і органічний матеріал з обори або стійла у другий пристрій, при цьому до складу другого пристрою входить

a) перший резервуар попередньої обробки, переважно резервуар відділення аміаку i) для відділення аміаку, що містить азот, від мулового осаду, що відводиться з виходу першого пристрою і подається на вхід другого пристрою, або ii) для відділення аміаку, що містить азот, від органічного матеріалу, відведеного з виходу додаткового резервуару попередньої обробки другого пристрою, при цьому перший резервуар попередньої обробки може і використовуватися для гідролізу органічного матеріалу, і / або

b) другий резервуар попередньої обробки, переважно автоклав з вапном для гідролізу мулового осаду, що містить органічний матеріал, що відводиться з виходу першого пристрою і подається на вхід другого пристрою, при цьому згаданий гідроліз призводить до видалення, інактивованої і / або скорочення кількості будь-яких життєздатних мікроорганізмів і / або хвороботворних організмів, які перебувають в муловому осаді, або його частини, і / або

c) хоча б один резервуар, переважно резервуар силосування для отримання силосованного рослинного матеріалу, що містить зерно / кукурудзу, енергетичну біомасу, буряк і / або залишки врожаю, і / або

d) хоча б один другий резервуар, переважно резервуар попереднього зброджування для зброджування силосу і / або органічного матеріалу після обробки вапном під тиском, в якому можна вибирати умови бродіння між мезофільними умовами бродіння і / або термофільними умовами бродіння, при цьому до складу третього пристрою входить

a) хоча б один бродильний апарат для отримання біогазу, на вхід якого з виходу другого пристрою подається муловий осад і / або органічний матеріал для зброджування органічного матеріалу при мезофільних умовах бродіння, і / або термофільних умовах бродіння, при цьому згадане бродіння призводить до отримання біогазу , що містить, головним чином, метан, і / або

b) хоча б один резервуар для збору біогазу, при цьому даний резервуар може за вибором підключатися або до розподільчої мережі біогазу, або до газового двигуна, і / або

c) хоча б один перший сепаратор, в якості якого переважно використовувати декантирують центрифугу, в якому зброджених матеріал з виходу хоча б одного бродильного апарату для отримання біогазу розділяється на переважно рідку фракцію у вигляді скидний води, і на в основному тверду фракцію, при цьому згадана тверда фракція містить твердий фосфорсодержащий органічний і неорганічний матеріал, і / або

d) хоча б один другий сепаратор, в якості якого переважно використовувати керамічний мікрофільтр, в якому переважно аерування і фільтрацією проходить подальшу обробку скидна вода з виходу хоча б одного першого сепаратора, при цьому в результаті згаданої обробки видаляються хоча б деякі, але переважно більша частина одного компонента або більшої кількості компонентів, які видають запах, сполуки азоту (N) і калію (к), при цьому згадана сепарація і призводить до утворення скидний води, що містить зменшену кількість будь-якого одного компонента або більшої кількості компонентів, які видають запах, сполук азоту (N ) і калію (К) в порівнянні з їх кількістю до поділу.

84. Система по п.83, що відрізняється тим, що рідкі фракції або скидна вода з виходу одного або більшої кількості резервуарів, включаючи хоча б один резервуар силосування, хоча б один резервуар попереднього зброджування, хоча б один бродильний апарат для отримання біогазу, хоча б один перший сепаратор і хоча б один другий сепаратор використовується повторно для очищення обори або стійла.

85. Система по п.83, що відрізняється тим, що система включає трубопровід, що становить замкнуту систему, що запобігає або призводить до скорочення викидів пилу, мікроорганізмів, аміаку, повітря, рідини або будь-який інший складової в межах системи.

86. Система по п.83, що відрізняється тим, що рідкі фракції або скидна вода з виходу одного або більшої кількості резервуарів, включаючи хоча б один резервуар силосування, хоча б один резервуар попереднього зброджування, хоча б один бродильний апарат для отримання біогазу, хоча б один перший сепаратор і хоча б один другий сепаратор використовується повторно на будь-якому етапі поділу мулового осаду і системи отримання біогазу для утримання органічного матеріалу в належному рідкому стані.

124. Система по п.83, що відрізняється тим, що скидна вода з виходу першого сепаратора обробляється в другому сепараторі, при цьому згаданий другий сепаратор складається з керамічних мікрофільтрів, в яких скидна вода з виходу першого сепаратора обробляється аерування і фільтрацією, при цьому можуть віддалятися залишки будь-яких компонентів, які видають запах, залишки будь-яких складів азоту, і / або будь-яких калійвмісних компонентів, залишаючи надзвичайно чисту скидну воду.

125. Система по п.83, що відрізняється тим, що скидна вода з виходу термофільного реактора для отримання біогазу, або з виходу першого, і / або другого сепаратора відводиться на сільськогосподарські поля, на установку обробки стічних вод, або очисну установку, або установку біологічної обробки.

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