Аппарат метанового брожения

 

Использование: очистка сельскохозяйственных стоков и утилизация продуктов жизнедеятельности животных и птицы в местах их содержания с выработкой биометана и биологического удобрения. Сущность изобретения: аппарат метанового брожения содержит горизонтальный корпус, разделенный вертикальными перегородками с перфорированными участками на камеры кислого нейтрального, щелочного и метанового брожения. Внутри корпуса расположено перемешивающее средство в виде горизонтального приводного вала с лопастями, взаимодействующими с перфорированными участками перегородок. Аппарат имеет загрузочное устройство, с которым взаимодействует измельчитель-корпус с зернистой, абразивной, иммобилизационной засыпкой и установленными на приводном валу лопастями. В одной стенке корпуса выполнена перфорация для сообщения его полости с камерой кислого брожения. На выходном участке аппарата расположена осадительная камера. В верхней части корпуса аппарата имеется газовая полость, в нижней - осадительная полость. Аппарат позволяет получить биометан и биологическое удобрение, которым является твердая составляющая послеброжевого остатка. 1 ил.

Изобретение относится к очистке сельскохозяйственных стоков и утилизации продуктов жизнедеятельности животных и птицы с выработкой биометана и биологического удобрения и может быть использовано в местах содержания животных и птицы для обогрева помещений, кормоприготовления и для товарных целей.

Известен аппарат метанового брожения, содержащий вертикальный корпус с технологическими перегородками и патрубком подвода и отвода сред (Янко В. Г. Янко Ю. Г. Обработка сточных вод и осадка в метантенках. Киев, 1978, с. 40, рис. 81), в котором степень распада органики субстрата недостаточно высокая.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является аппарат метанового брожения, содержащий горизонтальный корпус, разделенный вертикальными перегородками на камеры кислого, нейтрального, щелочного и метанового брожения, имеющий в верхней части газовую полость, а в нижней осадительную полость и разгрузочное устройство, и расположенное внутри корпуса перемешивающее средство (Виестур У. Э. Кузнецов А. И. Савенков В. В. Система ферментации. Рига, 1986, с. 18-19, рис. 2.2).

В этом аппарате отсутствуют условия для измельчения целлюлозосодержащих компонентов субстрата и для корректировки его по углероду, а избыточное содержание аммонийного азота внутри аппарата снижает эффективность брожения и соответственно эффективность его работы.

Технический результат изобретения повышение эффективности работы аппарата и его рентабельности.

Для этого аппарат метанового брожения, содержащий горизонтальный корпус, разделенный вертикальными перегородками на камеры кислого, нейтрального, щелочного и метанового брожения и имеющий в верхней части газовую полость, а в нижней осадительную полость и разгрузочное устройство, и расположенное внутри корпуса перемешивающее средство снабжен загрузочным устройством, взаимодействующим с ним измельчителем, включающим корпус с зернистой, абразивной, иммобилизационной засыпкой и с перфорированной стенкой для сообщения его с камерой кислого брожения и размещенные в корпусе на приводном валу лопасти и расположенной на выходном участке корпуса осадительной камерой, а перемешивающее средство выполнено в виде приводного горизонтального вала с лопастями, взаимодействующими с вертикальными перегородками, при этом последние на участке взаимодействия с лопастями выполнены перфорированными.

На чертеже изображен аппарат метанового брожения, продольный разрез.

Аппарат содержит горизонтальный корпус 1, разделенный вертикальными перегородками 2 на камеры 3 6 соответственно кислого, нейтрального, щелочного и метанового брожения, и оснащенный загрузочным устройством 7, разгрузочным устройством 8 и перемешивающим средством, представляющим собой расположенный внутри корпуса 1 горизонтальный вал 9 с приводом 10 и лопастями 11.

В верхней части корпус 1 имеет газовую полость 12, а в нижней - осадительную полость 13.

Во входной части корпуса 1 смонтирован измельчитель, включающий корпус 14 цилиндрической формы и расположенный в нем вал 15 с приводом 16 и лопастями 17.

Корпус 14 содержит также зернистую абразивную иммобилизационную засыпку 18, взаимодействующую с лопастями 17, и перфорированный участок 19 в одной из стенок 20 для сообщения его с камерой 3 кислого брожения.

На выходном участке корпуса 1 размещена осадительная камера 21 с наклонными перегородками 22 и патрубком 23 отвода осветленной составляющей послеброжевого остатка через гидравлический затвор 24 в верхней части корпуса 1 и твердой составляющей послеброжевого остатка через разгрузочное устройство 8.

Гидравлический затвор 24 имеет сифон 25 и патрубок 26 отвода биометана потребителю, а корпус 1 взрывной клапан 27.

Вертикальные перегородки 2 на участках 28 взаимодействия с лопастями 11 выполнены перфорированными.

Загрузочное устройство 7 имеет крышку 29.

Предлагаемый аппарат относится к крупнотоннажным аппаратам, в которых степень заполнения корпуса субстратом составляет от 3/4 до 4/5 объема, однако возможна работа и при более низком заполнении.

В качестве зернистой абразивной иммобилизационной засыпки 18 можно использовать керамзит, вспученный перлит, модифицированный цеолит и т. д. т. е. материалы, плотность которых меньше плотности субстрата.

Аппарат работает следующим образом.

Подлежащий обработке субстрат-загрузку (стоки и продукты жизнедеятельности животных) подают в загрузочное устройство при открытой крышке 29.

При попадании в корпус 14 происходит измельчение и истирание целлюлозосодержащих компонентов загрузки (соломы, листового опада, опилок, сена и т.д.) абразивной зернистой иммобилизационной засыпкой 18, которая взаимодействует с лопастями 17, причем выход взвесей из корпуса 14 возможен только в том случае, если размер частиц взвесей будет меньше размеров перфораций участка 19. Аналогичным образом происходит перемещение по камерам 3, 4, 5 и 6 через перфорированные участки 28 перегородок 2, что обеспечивает тонкое измельчение твердой составляющей в загрузке (субстрате).

За счет ввода целлюлозосодержащих компонентов достигается соотношение между углеродом и азотом в пределах 20:1.

Истирание же целлюлозосодержащих компонентов субстрата позволяет корректировать его по углероду и снижать ингибирующее воздействие азота.

Термостатирование процесса брожения осуществляют за счет температуры помещения в котором установлен аппарат.

При вращении вала 9 с лопастями 11 происходит разрушение корки на поверхности субстрата и перемешивание осадка в нижней части корпуса 1.

В осадительной камере 21 на наклонных перегородках 22 происходит отделение газовых пузырьков от взвесей, которые после отделения осаждаются и выводятся через разгрузочное устройство 8. Биометан из газовой полости 12 отводят через гидравлический затвор 24 по патрубку 26 потребителю.

Осветленная составляющая послеброжевого остатка отводится из камеры 21 по патрубку 23 через гидравлический затвор 24 и сифон 25.

Наличие осадительной камеры 21 снижает до минимума потери целлюлозосодержащих компонентов субстрата при выгрузке, а отвод жидкой составляющей через гидравлический затвор с сифоном исключает безконтрольное опорожнение гидравлического затвора и контролирует степень заполнения корпуса 1 субстратом.

Выработка биометана и биологического удобрения, которым является твердая составляющая послеброжевого остатка, отводится через устройство 8, делает работу аппарата рентабельной.

Формула изобретения

Аппарат метанового брожения, содержащий горизонтальный корпус, разделенный вертикальными перегородками на камеры кислого, нейтрального, щелочного и метанового брожения и имеющий в верхней части газовую полость, а в нижней осадительную полость и разгрузочное устройство и расположенное внутри корпуса перемешивающее средство, отличающийся тем, что он снабжен загрузочным устройством, взаимодействующим с ним измельчителем, включающим корпус с зернистой, абразивной, иммобилизационной засыпкой и перфорированной стенкой для сообщения его с камерой кислого брожения и размещенные в корпусе на приводном валу лопасти, и расположенной на выходном участке корпуса осадительной камерой, а перемешивающее средство выполнено в виде приводного горизонтального вала с лопастями, взаимодействующими с вертикальными перегородками, при этом последние на участке взаимодействия с лопастями выполнены перфорированными.

РИСУНКИ

Рисунок 1