Биотехнологическая утилизационная установка

 

Назначение: изобретение относится к технике экологической стабилизации продуктов жизнедеятельности животных и птицы с выработкой биометана и белково-витаминной добавки (БВД) и может быть использовано на предприятиях АПК. Сущность изобретения: установка предусматривает последовательное анаэробное сбраживание в камерах кислого, регрессии кислого, нейтрального, щелочного и метанового брожения, причем камера метанового брожения включает горизонтальные провальные перфорированные перегородки, образующие дутьевые секции и размещенные между ними метанпродуцирующие секции с иммобилизационной насадкой и биокультиватор для выращивания аэробов - биомассы БВД. 1 ил.

Изобретение относится к технике экологической стабилизации продуктов жизнедеятельности животных и птицы и выработкой биометана и белково-витаминной добавки (ББД) и может быть использовано на предприятиях агропромышленного комплекса (АПК).

Известна установка экологической стабилизации продуктов жизнедеятельности животных и птицы, содержащая емкость отходов, диспергатор углеродсодержащих компонентов, сообщенных со смесителем приготовления субстрата, камеры кислого, регрессии кислого, нейтрального, щелочного и метанового брожения, снабженными абразивной зернистой иммобилизационной насадкой и перемешивающими устройствами (У.Э.Виестур и др. Системы ферментации, Рига, 1986 с. 18 19). Ей присуща невысокая степень экологичности (недоброд, послеброжевой остаток, ПБО запахи), что снижает эффективность работы установки.

Техническая задача изобретения состоит в повышении эффективности работы установки.

На чертеже схематически показана установка экологической стабилизации, содержащая емкость отходов 1, диспергатор 2 углеродсодержащих компонентов, сообщенных со смесителем 3 приготовления субстрата, камеры кислого 4, регрессии кислого 5, нейтрального 6, щелочного 7 и метанового 8 брожения, снабженные абразивной зернистой иммобилизационной насадкой (АЗИН) 9 и перемешивающими устройствами 10. Камера 8 метанового брожения выполнена в виде вертикального корпуса с горизонтальными провальными перфорированными перегородками 11 и 12, образующими дутьевые секции 13, сообщенные с нагнетателями, а между дутьевыми секциями 13 размещены метанпродуцирующие секции 14, снабженные АЗИН, 15, причем верхняя метанпродуцирующая секция 14 через конденсатор 16 сообщена с газовой турбиной 17 привода электрогенератора. Газовая турбина 17 по выхлопу сообщена с нагнетателем 18 нижней дутьевой секции 13, причем диаметры роторов нагнетателей 18 повышаются от нижней дутьевой секции 13 к верхней, а нижняя секция 19 камеры 8 метанового брожения сообщена с первым микрофильтром 20, а по биомассе метаногенов с центробежным дезинтегратором 21, а по дезинтегратору с верхней метанпродуцирующей секцией 14 камеры 8 метанового брожения, при этом первый микрофильтр 20 по БПБО сообщен с биокультиватором 22 в виде чередующихся дутьевых 23 и культиваторных 24 секций, причем нижняя секция 25 биокультиватора 22 сообщена со вторым микрофильтром 26 отделения аэробов и по массе аэробов с дезинтегратором 27 и по дезинтегратору с верхней секцией 24 биокультиватора 22, а по избыточному дезинтегратору с теплообменником-стерилизатором 28 и емкостью 29 белково-витаминной добавки (БВД).

Установка экологической стабилизации работает следующим образом.

Продукты жизнедеятельности животных и птицы (навоз, помет) поступают в емкость 1, в которой при разбавлении до концентрации 3 5% происходит отделение минеральных включений и направляются в смеситель 3 для приготовления субстрата. Для получения субстрата с соотношением углерода: азота: фосфора в соотношении 100:5:1 в диспергаторе 2 осуществляют измельчение углеродсодержащих содержащих отходов (растительных остатков, отходов деревообработки и т. д. ). Субстрат последовательно сбраживают в камерах 4, 5, 6 и 7 при температуре 36 38^oC в присутствии АЗИН 9 и при воздействии перемешивающего устройства 10, причем недоброд из камеры 7 щелочного брожения перемещают в камеру 6 нейтрального брожения с передачей гидрата окиси аммония и двууглекислого аммония, обеспечивая переход от кислой среды к слабощелочной. Из камеры 7 щелочного брожения бражку направляют в верхнюю секцию 14 камеры 8 метанового брожения. Одновременно из камеры 7 щелочного брожения нагнетателем 18 отбирают биогаз и нагнетателем 18 через дутьевые секции 13 продувают через слой АЗИН 15 и слой бражки на горизонтальной провальной перфорированной перегородке 11. Метаногены восстанавливают диоксид углерода до метана. Причем бражка перемещается сверху вниз, а биогаз перемещается нагнетателями 18 снизу вверх. Бражка со взвешенными в ней старыми и мертвыми клетками метаногенов отбирается из секции 19 в микрофильтр 20, в котором в поле сил инерции происходит отделение биомассы метаногенов. Оболочки метаногенов разрушают в центробежном дезинтеграторе 21 гидродинамическим, кавитационным и тепловым воздействием. Дезинтеграт, содержащий ферменты метаногенов, поступает в верхнюю часть камеры 8 метанового брожения. За счет ферментов молодых клеток метаногенов и ферментов дезинтегратора происходит разложение воды на водород и кислород- ферментолиз. Водород восстанавливает диоксид углерода до метана и преобразует биогаз в биометан, а кислород окисляет примеси, в том числе сероводород. Биометан освобождает от водяных паров в конденсаторе 16 и сжигают в газовой турбине 17 привода электрогенератора, а тепло выхлопа и продукты сгорания метана (водяные пары и диоксид углерода) утилизируются в камере 8 метанового брожения. ПБО из микрофильтра 20 поступает в биокультиватор 22, в котором на биогенных элементах питания ПБО выращивают биомассу аэробов при продувке воздухом из нагнетателей 18.

Биомассу отделяют от воды в микрофильтре 26, дезинтегрируют в центробежном дезинтеграторе 27 и возвращают на вход в биокультиватор 22, в качестве биостимулятора. Избыточную биомассу аэробов нагревают до температуры 90 95^oC в теплообменнике 28 и в емкости 29 разводят по объектам АПР и используют БВД в качестве добавки в обычные корма из расчета 1 грамм на 1 кг живого веса животных и птицы. Использование БВД на 30 40% повышает яйценостность, надои молока, привесы мяса, снижает падеж молодняка, улучшается генетика родительского стада. Добавка БВД сокращает на 20 30% расход кормов.

Использование установки обеспечивает экологическую стабилизацию вокруг предприятий АПК, так как происходит полная утилизация, вплоть до запахов, отбираемых вентиляцией в биокультиватор.

Формула изобретения

Биотехнологическая утилизационная установка, содержащая емкость отходов и диспергатор углеродсодержащих компонентов, сообщенных со смесителем приготовления субстрата, соединенным с последовательно расположенными камерами кислого, регрессии кислого, нейтрального, шелочного и метанового брожения, снабженными абразивной зернистой иммобилизационной насадкой и перемешивающими устройствами, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит электрогенератор с газовой турбиной привода, двумя микрофильтрами, биокультиватором, центробежным дезинтегратором, теплообменником-стерилизатором и емкостью для белково-витаминной добавки, причем камера метанового брожения выполнена в виде вертикального корпуса с горизонтальными перфорированными перегородками, образующими дутьевые секции, сообщенные с нагнетателями, диаметры роторов которых увеличиваются от нижней секции к верхней секции, а между дутьевыми секциями расположены секции с абразивной зернистой иммобилизационной насадкой, верхняя из которых через конденсатор сообщена с газовой турбиной привода электрогенератора, выхлоп которой сообщен с нагнетателем нижней дутьевой секции, нижняя секция камеры метанового брожения соединена с входом первого микрофильтра, выход которого по биомассе метаногенов посредством центробежного дезинтегратора соединен с верхней секцией метанового брожения, выход по жидкому остатку соединен с верхней секцией биокультиватора, выполненного в виде чередующихся культиваторных и дутьевых секций, причем нижняя секция биокультиватора соединена с входом второго микрофильтра, первый выход которого по массе аэробов посредством дезинтегратора соединен с первой верхней секцией биокультиватора, в второй выход по избыточному дезинтегратору с теплообменником-стерилизатором и емкостью для белково-витаминной добавки.

РИСУНКИ

Рисунок 1