Установка для анаэробной обработки биомассы

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 02 F 3/28, 11/04

ГОСУДАР СТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4723128/26 (22)21.07. 89 (46) 23.1-2.91. Бюл. N 47 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (72) 3. А. Гудиев, А. А. Ковалев, Р. А. Мельник, Г. С, Козаев, Л. П. Сужаев, M. В. Левчикова, B. П, Лосяков и Г. П. Марсагишвили (53) 628.936(088.8) (56) Патент Румынии ¹ 78295, кл. С 02 F

11/04, 1982. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ АНАЭРОБНОЙ ОБРАБОТКИ БИОМАССЫ (57) Изобретение относится к переработке отходов сельскохозяйственного производства. Целью изобретения является повышение степени распада органического вещества за счет улучшения условий протеИзобретение относится к анаэробной обработке биомассы.

Цель изобретения — повышение степени распада биомассы за счет улучшения условий протекания процесса ферментации.

На фиг. 1 изображена предлагаемая установка в процессе перетекания биомассы иэ нижней камеры в верхнюю, продольный разрез; на фиг. 2 — то же, в процессе перетекания биомассы из верхней камеры в нижнюю, продольный разрез; на фиг. 3— мешалка, продольный разрез; на фиг. 4— разрез А — А на фиг. 3; на фиг. 5 — разрез Б — Б на фиг. 4.

„„5U„„1699961 А1 кания процесса ферментации в реакторе.

Установка содержит две рабочие камеры, разделенные между собой горизонтальной перегородкой на нижнюю и верхнюю. По оси установлен трубопровод, сообщающий верхнюю и нижнюю рабочие камеры, В установке имеются также трубопроводы для загрузки и выгрузки биомассы, трубопроводы для отвода биогаза из обеих камер. Верхняя камеры выполнена расширенной.

Установка имеет мешалку с наклонными лопастями для дополнительного перемешивания и разрушения плавающей корки.

Мешалка расположена в нижней рабочей камере и приводится в движение под действием потоков биомассы, образующихся за счет выравнивания давления в нижней и верхней камерах. 5 ил.

Установка для анаэробной биомассы содержит корпус 1, разделенный конусной перегородкой 2 на нижнюю и верхнюю камеры

3 и 4, сообщающиеся через напорный трубопровод 5, на котором установлена механическая мешалка 6. Установка включает трубопровод 7 для загрузки биомассы, газо провод 8 с распылителями 9, газопровод 10, выгрузное окно 11, трубопровод для выгрузки обработанной биомассы с гидрозатвором 12, выгруэную емкость 13 с тупиковым отводом 14, реле давления 15, соединительный кабель 16. электроприводные вентили

17 и 18 и ограничители 19 для мешалки 6.

1699961

В установке величина площади поперечного сечения D верхней камеры реактора превосходит величину площади поперечного сечения d нижней камеры, а их значения выбираются, исходя из соотношения 1

1<0/d 5 выбраны, исходя из следующих условий: нижний предел — исходя из условия

i D>d, имеет D/d>1, следовательно, нижний

,предел больше 1; верхний предел — исходя из условия ограничения материалоемкости реактора принимает верхний предел соотношения

D/d равным 5, следовательно 1

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

Установка работает следующим Образом, Через загрузочный трубопровод 7 (см. фиг. 1) в нижнюю рабочую камеру 3 подается порция свежей биомассы. В исходном состоянии уровень зеркала конверсируемой биомассы находится выше механической мешалки 6, но ниже окна для отвода газа газопровода 8 с распылителями 9. Электроприводные вентили t7 и 18 заперты, По мере выделения биогаза в нижней рабочей камере 3 увеличивается давление, под действием которого биомасса начинает перетекать в верхнюю камеру 4 по напорному трубопроводу 5. По мере продвижения биомассы по напорному трубопроводу из нижней камеры в верхнюю увеличивается высота водяного столба, давление которого необходимо преодолеть. Вследствие этого для вытеснения единицы обьема биомассы по мере прохождения процесса необходим постоянный прирост давления, создаваемого выделяющимся биогазом в нижней рабочей камере 3.

По достижении биомассой верхней камеры, в силу ее большего размера в поперечном сечении, степень нарастания давления в нижней камере снижается при неизменных скорости и обьеме перетекающей биомассы из нижней камеры в верх5

55 нюю, Снижение скорости нарастания давления в нижней камере достигается различием объемов верхней и нижней камер при одинаковой их высоте, при этом сохраняется заданный объем вытесняемой из нижней камеры биомассы, что способствует снижению общей высоты водяного столба, которую необходимо преодолеть До начала выгрузки обработанной биомассы из верхней камеры, вследствие чего снижается верхний предел давления, создаваемого выделяющимся биогазом в нижней камере, Снижение давления, создаваемого в нижней рабочей камере, в совокупности с другими условиями положительно влияет на процесс ферментации.

По мере перетекания из нижней рабочей камеры в верхнюю биомасса проходит между наклонными лопастями мешалки 6 и, оказывая воздействие на наклонные поверхности лопастей, приводит ее во вращение, чем достигается дополнительное перемешивание биомассы и разрушение плавающей корки.

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

Когда уровень конверсируемой биомассы в верхней камере, повышаясь, достигает уровня выгрузного окна 11, начинается ее перетекание по выгрузному трубопроводу с гидрозатвором 12 в выгруэную емкость 13, при заполнении которой в ее тупиковом отводе 14 увеличивается давление. В результате срабатывает реле давления 15, которое по соединительному кабелю 16 подает электрический сигнал на электроприводные вентили 17 и 18, открывая их. В результате этого скопившийся B нижней рабочей камере 3 биогаз удаляется по газопроводу 8 и направляется В верхнюю камеру, где, выходя под давлением через распылители 9, дополнительно перемешивает ее содержимое.

Одновременно начинается вытекание обработанной биомассы из выгрузной емкости

13, а в нижней рабочей камере 3 происходит резкое падение давления, что влечет за собой перетекание биомассы из верхней камеры в нижнюю под напором-столба жидкости, перемешивая ее содержимое. Зеркало конверсируемой биомассы в нижней камере (см. фиг. 2), поднимаясь, вновь проходит между, наклонными лопастями механической мешалки 6, приводя ее во вращение, но уже в обратном направлении, при этом вноВЬ разрушается плаВающая корка и flpo исходит дополнительное перемешивание биомассы.

1699961

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

После этого рабочий цикл повторяется заново, Установка работоспособна при всех возможных вариантах соотношения площадей поперечного сечения верхней и нижней камер, определяемых условием 1< D/d< 5, Но при приближении этого соотношения к верхнему пределу данного условия происходит снижение общей высоты водяного столба.

Обозначив высоту водяного столба через Н имеем при D=2d, D/d=H при

D=5d: D /d=2.

Принимая во внимание обратно-пропорциональную зависимость величины Н от соотношения 0/d, получим Н >Н .

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

1. Установка для эназробной обработки биомассы, содержащая две рабочие камеры, разделенные между собой горизонтальной перегородкой на верхнюю и нижнюю, 10 сообщающиеся между собой через напорный трубопровод, трубопроводы для загрузки и выгрузки биомассы, трубопроводы для отвода биогаза из обеих камер, а также устройство для перемешивания биомассы, о т15 л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения степени распада биомассы за счет улучшения условий протекания процесса ферментации, верхняя рабочая камера выполнена расширенной и площади попереч20 ных сечений верхней и нижней камер 0 и d, соответственно, определяют из соотношен и я 1 < D/d <5.

2. Установка по и. 1, о т л и ч э ю щ а яс я тем, что устройство для перемешивания, 25 биомассы выполнено в виде мешалки с наклонными лопастями, установленной на напорном трубопроводе с возможностью вращения в нижней рабочей камере.

1699961

1699961

Составитель Л.Суханова

Редактор M.Êóçíåöoaà Техред МЛ4оргентал Корректор .Э.Лончаковэ

Заказ 4439 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101