Установка выработки биогаза

 

Касается выработки биогаза из продуктов жизнедеятельности животных и птицы. Установка содержит последовательно размещенные камеры кислого брожения, регрессии кислого брожения и щелочного брожения, емкости для газа, расположенные над камерами брожения, предкамеру и камеру метанового брожения, выполненные с барботерами, устройства для измельчения взвесей перерабатываемого субстрата, его нагрева, перемешивания, микрофильтры для отделения субстрата от микроорганизмов-деструкторов, дезинтеграторы, причем камеры регрессии кислого брожения и щелочного брожения выполнены с секциями отстаивания, образованными затворами из гибких нитей, для разделения субстрата на плавающий слой, слой иловой воды, слой активного ила и слой шлама, камера регрессии кислого брожения сообщена на уровне слоя иловой воды в секции отстаивания с предкамерой метанового брожения, камера щелочного брожения сообщена на уровне слоя, иловой воды в секции отстаивания с камерой метанового брожения, барботеры предкамеры метанового брожения сообщены с емкостью для газа над камерами кислого и регрессии кислого брожения, а барботеры камеры метанового брожения сообщены с емкостью для газа над камерой щелочного брожения. 3 ил.

Изобретение относится к выработке биогаза из продуктов жизнедеятельности животных и птицы на очистных сооружениях сельского хозяйства и на осветленных стоках белково-витаминной добавки в комбикорма.

Известна установка биогаза, включающая последовательно размещенные камеры кислого и регрессии кислого брожения, сообщенные с предкамерой метанового брожения, камеру щелочного брожения сообщенную с камерой метанового брожения, с устройствами измельчения взвесей субстрата, его нагрева, перемешивания, микрофильтров для отделения из субстрата микроорганизмов-деструкторов, дезинтеграторов, недостатком которой является низкая эффективность отделения иловой воды от субстрата, что снижает выход биогаза [1] Цель изобретения увеличение выхода биогаза за счет повышения эффективности отделения иловой воды.

Она достигается тем, что камера регрессии кислого брожения выполнена с секцией отстаивания, образованных затворами из гибких нитей, сообщенной на уровне "Б" с предкамерой метанового брожения, а камера щелочного брожения с соответствующей секцией отстаивания с гидравлическим затвором и сообщенной на уровне "Б" с камерой метанового брожения, выполненных с барботерами, сообщенными для предкамеры метанового брожения с емкостью для газа над камерами кислого и регрессии кислого брожения, а для камеры метанового брожения барботер сообщен с газовой емкостью над камерой щелочного брожения.

Такое выполнение позволяет использовать при отстое разделение субстрата на плавающий слой "А", слой иловой воды "Б", слой активного или "В" и слой шлама "Г" (см. И. Баротфи, П. Рафаи, "Энергосберегающие технологии и агрегаты на животноводческих фермах", М. 1988, с. 180, рис. 96), с отбором иловой воды из слоя "Б" для секции регрессии кислого брожения, содержащей растворимые жирные кислоты, оказывающие тормозящее воздействие на метаногены в предкамеру метанового брожения, а для секции щелочного брожения в камеру метанового брожения, в которой за счет каталитического разложения воды ферментами метаногенов на водород и кислород выход биогаза позволяет доводить до 1,3 1,5 кг на 1 кг беззольного органического вещества субстрата, приготовленного на продуктах жизнедеятельности животных и птицы.

На фиг. 1 представлен схематически общий вид установки биогаза; на фиг. 2 узел I на фиг. 2; на фиг. 3 расслаивание субстрата при отстаивании.

Установка биогаза включает последовательно размещенные камеры 1 кислого и 2 регрессии кислого брожения, сообщенные с предкамерой 3 метанового брожения, камеру 4 щелочного брожения сообщенную с камерой 5 метанового брожения, с устройствами 6 и 7 измельчения взвесей субстрата, его нагрева 8, перемешивания 9 с гибкими нитями 10, микрофильтров 11 и 12, дезинтеграторов 13 и 14. Камера 2 регрессии кислого брожения выполнена с секцией 15 отстаивания, образованной затворами 16 и 17 из гибких нитей, сообщенной на уровне "Б" с предкамерой 3 метанового брожения, а камера 4 щелочного брожения с соответствующей секцией 18 с затвором 19 и сообщенной на уровне "Б" с камерой 5 метанового брожения, выполненных с барботерами 20, сообщенными для предкамеры 3 с емкостью 21 камер 1 и 2, а для камеры 5 метанового брожения с емкостью 22 камеры 3 щелочного брожения. Камера 5 метанового брожения сообщена со сборником 23 между перекрытиями 24 и 25. Установка включает смеситель 26, отделитель 27, биокультиватор 28, микрофильтр 29, дезинтегратор 30, теплообменник 31 и емкость 32 для белково-витаминной добавки (БВД). Предкамера 3, камера 5 и биокультиватор 28 выполнены с переливными трубами 33, зернистой насадкой 34 для иммобилизации микроорганизмов и патрубками 3у5 подвода газа в барботеры 20.

Установка биогаза работает следующим образом.

Продукты жизнедеятельности животных и птицы поступают в смеситель 26 для разбавления горячей водой из теплообменника 8 и доведения их при смещении до температуры 36 38^oC и концентрации 1 10 г/л, в отделителе 27 отделяют плавающие взвеси, которые измельчают в устройствах 6 и 7 до размеров частиц, сопоставимых с размерами микроорганизмов-деструкторов. Субстрат поступает в камеру 1 кислого и далее в камеру 2 регрессии кислого брожения в которых происходит распад жиров, углеводов, белков с образованием жирных кислот (уксусной, муравьиной, пропионовой и др.) и спиртов (этилового, метилового и т. д. ) при перемешивании устройствами 9 с гибкими нитями 10, плавающими в субстрате и являющимися насадкой для иммобилизации микроорганизмов-деструкторов. Субстрат через затвор 16 из гибких нитей поступает в секцию отстаивания 15, в которой при отсутствии перемешивания происходит расслаивание субстрата на слой "А" остаточные плавающие фракции, не задержанные затвором 16, слой "Б" иловой воды, слой "В" активного ила и слой "Г" шлама. Иловая вода из слоя "Б" отбирается в верхнюю часть предкамеры 3 метанового брожения для разложения жирных кислот являющихся ингибиторами для метаногенов. Одновременно из емкости 21 отбирается газ, содержащий летучие компоненты жирных кислот и спиртов, сероводород и т.д. которые через патрубок 35 поступают в барботер 20 и в присутствии зернистой насадки 34, являющейся иммобилизацией для микроорганизмов-деструкторов, происходит распад жирных кислот и спиртов с образованием диоксида углерода, водорода, метана и других газовых компонентов, причем субстрат перемещается сверху вниз по переливным трубам 33 с перекрестным барботажем на каждой секции.

Субстрат со взвешенными микроорганизмами поступает в микрофильтр 11 для отделения биомассы, которая дезинтегрируется в дезинтеграторе 13 и возвращается на вход в предкамеру 3 для бистимуляции жизнедеятельности микроорганизмов, за счет физиологически активных веществ дезинтеграта (нуклеиновых кислот, витаминов, микроэлементов, ферментов). Биогаз из предкамеры 3 смешивается с биогазом из емкости 22 и поступает в барботер 20 камеры 5 метанового брожения и взаимодействует с иловой водой, отбираемой из слоя "Б" секции отстаивания 18 за затвором 19 камеры 4 щелочного брожения. В камере 5 происходит восстановление метана из диоксида углерода с использованием водорода, образованного в предкамере 3 и водорода ферментного разложения воды на водород и кислород, причем последний окисляет сероводород до органической серы, используемой в качестве микроэлемента метаногенами. За счет ферментного разложения воды выход биогаза составляет 1,3 1,5 кг на 1 кг беззольного органического вещества субстрата. Образующийся биогаз с содержанием метана 95 98% поступает в сборник 23 между перекрытиями 24 и 25, которые одновременно являются теплоизоляцией для тепловых процессов в камерах 1, 2 и 4. Субстрат переходит сверху вниз по переливным трубам 33 и поступает в микрофильтр 12 для отделения биомассы, которая в дезинтеграторе 14 дезинтегрируется и дезинтеграт направляют на вход в камеру 5 метанового брожения, в которой фермент микроорганизмов является фактором глубокого распада беззольного органического вещества, достигающего 90 95% Осветленная вода из микрофильтров 11 и 12 поступает в биокультиватор 28, где на ее биогенных элементах питания происходит наращивание биомассы аэробов при продувке воздухом, биомассу отделяют в микрофильтре 29, дезинтегрируют в дезинтеграторе 30 и часть дезинтегратора возвращают на вход в биокультиватор 28, а избыточную часть направляют в теплообменник 31 для нагрева до 90 - 95^oC и емкостью 32 развозят по фермам в качестве белково-витаминной добавки физиологически активных веществ, которая сокращает расход обычных кормов на 20 30% повышает яйценосность птицы, привесы мяса, надой молока на 30 40% устраняет падеж животных и птицы и повышает их генетические данные. БВД может быть использован для выпойки поросят, телят и другого молодняка, вместо молока, так как на 60 80% состоит из лепидов и протеинов и по аминокислотному составу сходно с белком говяжьего мяса.

Использование установки позволяет доводить распад беззольного органического вещества с 5 50% до 90 95% выход биогаза с 0,6 0,8 кг с 1 кг беззольного органического вещества до 1,3 1,5 кг и содержание метана в биогазе увеличивать с 65 70% до 95 98% что по калорийности эквивалентно бензину и позволяет использовать его в двигателях внутреннего сгорания в качестве горючего. Перевод двигателей внутреннего сгорания с бензина на биогаз в десятки раз сокращает расходы на горючее, в 2 раза повышает межремонтный ресурс двигателя, на 15% сокращается расход смазочных, устраняется токсичность выхлопа.

Формула изобретения

Установка выработки биогаза, содержащая последовательно размещенные камеры брожения, емкости для газа, расположенные над камерами брожения, отличающаяся тем, что установка дополнительно содержит предкамеру метанового брожения и камеру метанового брожения, выполненные с барботерами, устройства измельчения взвесей перерабатываемого субстрата, его нагрева, перемешивания, микрофильтры для отделения субстрата от микроорганизмов-деструкторов, дезинтеграторы, причем камеры брожения выполнены в виде камеры кислого брожения, камеры регрессии кислого брожения с секцией отстаивания для разделения субстрата на плавающий слой, слой иловой воды, слой активного ила и слой шлама, образованной затворами из гибких нитей, и камеры щелочного брожения с аналогичной секцией отстаивания, при этом камера регрессии кислого брожения сообщена на уровне слоя иловой воды в секции отстаивания с предкамерой метанового брожения, камера щелочного брожения сообщена на уровне слоя иловой воды в секции отстаивания с камерой метанового брожения, барботеры предкамеры метанового брожения сообщены с емкостью для газа над камерами кислого и регрессии кислого брожения, а барботеры камеры метанового брожения сообщены с емкостью для газа над камерой щелочного брожения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3