Биометановая утилизационная установка

 

Назначение: изобретение относится к утилизации навоза и помета, очистке сельхозстоков, использованию растительных остатков, отходов деревообработки для выработки биометана и белково-витаминной добавки (БВД) и может быть использовано на предприятиях агропромышленного комплекса (АПК). Сущность изобретения: камера метанового брожения выполнена в виде вертикального корпуса с горизонтальными перфорированными перегородками, образующими секции ферментолиза, а по оси камеры смонтирован приводной вал с установленными на нем лопастями выше перегородки и диском ниже перегородки и образующим с ней дутьевую секцию, сообщенную с нагнетателями, при этом секции ферментолиза по бражке сообщены друг с другом переливными стаканами. 1 ил.

Изобретение относится к утилизации навоза, помета, очистки сельхозстоков, использованию растительных остатков, отходов деревообработки для выработки биометана и белково-витаминной добавки (БВД) и может быть использовано на предприятиях агропромышленного комплекса (АПК).

Известна биометановая утилизационная установка, содержащая сборник отходов продуктов жизнедеятельности животных и птицы, сборник растительных остатков, сообщенные с диспергатором, смесителем субстрата и теплообменником для его подогрева и камерами кислого, регрессии кислого, нейтрального щелочного и метанового брожения, снабженными перемешивающими устройствами и иммобилизационной насадкой (Виестур У.Э. и др. Системы ферментации, Рига, 1986, с. 18 19), недостатком которой является невысокое содержание метана в биогазе, не превышающее 65 75% что снижает эффективность работы установки из-за угнетения деятельности метаногенов анаэробами-кислотогенами, ацетогенами, ацетогидрогенами и так далее в камере метанового брожения.

Изобретение направлено на повышение эффективности работы.

На чертеже схематически показана биометановая утилизационная установка, содержащая сборник 1 отходов продуктов жизнедеятельности животных и птицы, сборник 2 растительных остатков, сообщенные с диспергатором 3, смесителем 4 субстрата и теплообменником 5 для его подогрева и камерами 6 кислого, 7 - регрессии кислого, 8 нейтрального, 9 щелочного и 10 метанового брожения, снабженными перемешивающими устройствами 11 и иммобилизационной насадкой 12, причем камера 10 метанового брожения выполнена в виде вертикального корпуса с горизонтальными перфорированными перегородками 13, образующими секции 14 ферментолиза, при этом по оси камеры 10 метанового брожения установлен приводной вал 15, на котором выше перфорированной перегородки 13 смонтированы лопасти 16, а ниже диск 17, образующий с перфорированной перегородкой 13 дутьевую секцию 18, сообщенную с нагнетателем 19, причем секции 14 ферментолиза сообщены друг с другом переливными стаканами 20 и 21. При этом камера 10 метанового брожения сообщена по бражке с микрофильтром 22, а по биомассе метаногенов с центробежным дезинтегратором 23, а по послеброжевому остатку (ПБО) микрофильтр 22 сообщен с аэробной камерой 24, аналогичной по конструкции с камерой 10 метанового брожения, а камера 24 с микрофильтром 25, теплообменником 26 и сборником 27 белково-витаминной добавки.

Биометановая утилизационная установка работает следующим образом.

Продукты жизнедеятельности животных и птицы гидросмывом и гидросплавом поступают в сборник 1, в котором при перемешивании освобождаются от минеральных включений. Растительные остатки из сборника 2 поступают в диспергатор 3, в котором их измельчают ударно-гидродинамическим воздействием до размеров, сопоставимых с размерами микроорганизмов. В смесителе 4 подготавливают субстрат с концентрацией взвесей порядка 1 5% и выдерживают соотношение между углеродом, азотом, фосфором в пределах 100:5:1. В теплообменнике 5 субстрат подогревают до температуры 36 38^oC и последовательно сбраживают в камерах 6, 7, 8 и 9 при перемешивании устройством 11 в присутствии иммобилизационной насадки 12, причем недоброд из камеры 9 щелочного брожения перемещают в камеру 8 нейтрального брожения, в которой за счет гидрата окиси аммония и двууглекислого аммония снижается кислотность бражки и повышается степень распада взвесей. Бражка из камеры 9 щелочного брожения поступает в верхнюю секцию 14 камеры 10 метанового брожения, а биогаз из камеры 9 щелочного брожения нагнетателем 19 подают в дутьевую секцию 18 снизу в камеру 10 метанового брожения. Биогаз барботируют через перфорированную перегородку 13 и слой иммобилизационной насадки 12 и из секции 14 ферментолиза его отбирают нагнетателем 19 в следующую дутьевую секцию и т.д. Бражка перетекает через переливные стаканы 20 и 21 и со взвешенными в ней старыми и мертвыми клетками метаногенов ее отбирают в микрофильтр 22, в котором в поле сил инерции происходит отделение биомассы метаногенов. Биомассу дезинтегрируют в центробежном дезинтеграторе 23 с разрушением оболочек гидродинамическим, кавитационным и тепловым воздействием. Ферменты при разрушении оболочек не разрушаются и их подают совместно с физиологически активными веществами (нуклеиновые кислоты, витамины, микроэлементы и т.д.) в верхнюю секцию 14 ферментолиза камеры 10 метанового брожения. Ферменты дезинтегратора и живых молодых клеток метаногенов разлагают воду на водород и кислород. Водород является катализатором восстановления диоксида углерода до метана, а кислород освобождает биогаз от примесей, например, сероводорода. В результате ферментолиза биогаз превращают в биометан с концентрацией последнего до 95 98% причем выход биометана составляет 1,3 1,5 кг/кг беззольной органики. На послеброжевом остатке (ПБО) в аэробной камере 24 выращивают биомассу при продувке в каждую дутьевую секцию 18 свежего воздуха нагнетателями 19. Биомассу отделяют в микрофильтре 25, подвергают стерилизации в теплообменнике 26 при температуре 90 95^oC и из сборника 27 белково-витаминную добавку (БВД) используют из расчета 1 г на 1 кг живого веса животных и птицы, что сокращает расход обычных кормов на 20 30% повышается яйценосность, надои молока, привесы мяса на 30 40% улучшается генетика родительского стада, сокращается падеж молодняка, причем себестоимость БВД в десятки раз ниже себестоимости гидролизных кормовых дрожжей. Одновременно благодаря биометановой установке происходит оздоровление экологической обстановки вокруг предприятий АПК.

Формула изобретения

Биометановая утилизационная установка, содержащая сборник отходов продуктов жизнедеятельности животных и птиц, сборник растительных остатков, сообщенных посредством диспергатора с последовательно расположенными смесителем, теплообменником, камерами кислого, регрессии кислого, нейтрального, щелочного и метанового брожений, снабженными перемешивающими устройствами и иммобилизиванной насадкой, отличающаяся тем, что камера метанового брожения выполнена в виде вертикального корпуса с горизонтальными перфорированными перегородками, образующими камеры ферментолиза, по оси камеры метанового брожения установлен приводной вал, на котором выше перфорированной перегородки смонтированы лопасти, а ниже перфорированной перегородки установлен диск, образующий с перфорированной перегородкой дутьевую секцию, сообщенную с нагнетателем, причем камеры ферментолиза сообщены друг с другом переливными стаканами.

РИСУНКИ

Рисунок 1