Дезинтегратор

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для утилизации навоза крупного рогатого скота на животноводческих фермах с выработкой белково-витаминной добавки, метана, дейтерия, кислорода и компоста. Дезинтегратор содержит корпус с входным и выходным патрубками, размещенный по оси корпуса ротор с глухими отверстиями на его цилиндрической поверхности, взаимодействующими через кольцевой канал с отверстиями корпуса. Отверстия корпуса выполнены в перфорированном кольце с выпуклостями между ними со стороны кольцевого канала. Эти отверстия сообщают кольцевой канал с полостью между перфорированным кольцом и корпусом, изолированной от входного и выходного патрубков и сообщенной со статическим дезинтегратором, включающим технологические патрубки в секциях воды и водяного пара, разобщенных нежесткой перфорированной перегородкой. Перегородка снабжена возвратно-поступательно перемещающимся приводом, обеспечивающим ее изгиб в сторону секции воды и последующее встряхивание в сторону паровой секции, сообщенной с камерой разрежения струевого насоса. Изобретение обеспечивает повышение эффективности работы дезинтегратора при утилизации навоза. 2 ил.

Изобретение относится к дезинтеграции хлореллы и ассоциатов молекул тяжелой и легкой воды и может быть использовано при утилизации навоза крупного рогатого скота (КРС) на животноводческих фермах с выработкой белково-витаминной добавки (БВД), метана, дейтерия (D₂), кислорода (O₂) и компоста.

Известен дезинтегратор, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, размещенный по оси корпуса ротор с глухими отверстиями на его цилиндрической поверхности, взаимодействующими через кольцевой канал с отверстиями корпуса (патент РФ N 2086641, кл. C 12 M 1/33, C 02 F 3/00, 1995), недостатком которого является низкая степень дезинтеграции хлореллы и ассоциатов молекул тяжелой и легкой воды, что снижает эффективность его работы.

Цель изобретения - повышение эффективности - достигается тем, что отверстия корпуса выполнены в перфорированном кольце с выпуклостями между отверстиями со стороны кольцевого канала, причем эти отверстия сообщают кольцевой канал с полостью между перфорированным кольцом и корпусом, изолированной от входного и выходного патрубка и сообщенной патрубком со статическим дезинтегратором, включающим технологические патрубки в секциях воды и водяного пара, разобщенных нежесткой перфорированной перегородкой, снабженной возвратно-поступательно перемещающимся приводом, обеспечивающим изгиб перегородки в сторону секции воды и последующее встряхивание в сторону паровой секции, сообщенной с камерой разрежения струевого насоса.

При перемещении воды в кольцевом канале по стрелке Б на восходящем склоне выпуклости за счет прилипания воды создается область повышенного давления, находящиеся в воде паровые пузырьки схлопываются, конденсируeтся тяжелая вода и по нисходящему склону выпуклости стекает через отверстия перфорированного кольца в полость корпуса, следовательно, происходит дезинтеграция ассоциатов молекул тяжелой и легкой воды. При выбрoce воды в виде жидкостного поршня из глухих отверстий ротора между днищем отверстия и жидкостным поршнем создается разрежение, в жидкостном поршне появляются пузырьки пара, которые конденсируются на нисходящих склонах выпуклостей, т.е. происходит динамическая дезинтеграция ассоциатов молекул тяжелой и легкой воды. В статическом дезинтеграторе при погружении нежесткой перфорированной перегородки в воду происходит ее смачивание, при встряхивании от привода в паровой секции, находящейся под разрежением, создаваемым струевым насосом, происходит испарение легкой воды, а тяжелая вода, имеющая более высокую температуру кипения и вязкость, задерживается на перегородке - осуществляется статическая дезинтеграция ассоциатов молекул тяжелой и легкой воды - выполнение цели изобретения.

На фиг. 1 схематически показана установка утилизации навоза КРС с применением динамического и статического дезинтеграторов; на фиг. 2 - вид по стрелке А на перфорированное кольцо, продольный разрез (увеличено).

Дезинтегратор содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, размещенный по оси корпуса 1 ротор 4 с глухими отверстиями 5 на его цилиндрической поверхности, взаимодействующими через кольцевой канал 6 с отверстиями 7 корпуса 1, которые выполнены в перфорированном кольце 8 с выпуклостями 9 между отверстиями 7 со стороны кольцевого канала 6, отверстия 7 сообщают кольцевой канал 6 с полостью 10 между перфорированным кольцом 8 и корпусом 1, изолированной от входного 2 и выходного 3 патрубков и сообщенной патрубком 11 со статическим дезинтегратором 12, включающим технологические патрубки 13, 14, 15 в секциях 16 - воды, 17 - водяного пара, разобщенных нежесткой перфорированной перегородкой 18, снабженной возвратно-поступательно перемещающимся приводом 19, обеспечивающим изгиб 20 перегородки 18 в сторону секции 16 воды и последующее встряхивание в сторону паровой секции 17, сообщенной с камерой разрежения 21 струевого насоса 22. Камера разрежения 21 сообщена с конусом 23 трубы 24, перпендикулярной к плоскости улитки 25, сообщенной раструбом 26 с выходным патрубком 3 корпуса 1. Во внутренней полости трубы 24 размещена плоская спираль 27. Секция воды 16 статического дезинтегратора 12 сообщена с центробежным микрофильтром 28 с нежесткой фильтровальной перегородкой 29, корпус 30 которого патрубком 31 сообщен с ленточным пресс-фильтром 32, а патрубком 33 со сборником 34, который в свою очередь сообщен со сборником 35 пресс-фильтра 36, динамическим дезинтегратором 36, далее последовательно со статическими дезинтеграторами 37 и 38, через динамический дезинтегратор 39 с приемной камерой 40 установки электролиза 41, включающий анодную 42 и катодную 43 секции. Входной патрубок 2 корпуса 1 дезинтегратора 44 сообщен с хлореллогенаратором 45, включающим технологические патрубки 46, 47, 48, 49, выполненным из светопроницаемого материала, взаимодействующего со светильниками 50, причем хлореллогенератор 45 выполнен с перфорированными перегородками 51, образующими секции 52. Хлореллогенратор 45 по биогазу и бражке сообщен с биореактором 53, включающим камеры: 54 - метанового, 55 - щелочного, 56 - нейтрального, 57 - кислого брожения, камеры 54-57 выполнены с патрубками 58 и 59, сообщающими их с диспергаторами 60, включающими корпус 61 с ребристой цилиндрической поверхностью, взаимодействующей с ребристой цилиндрической поверхностью ротора 62. Камера 57 кислого брожения сообщена со сборником 63 навоза КРС, а соломотаской (не показана) с твердофазным ферментатором 64, выполненным с воздушными каналами 65, сообщенными с нагнетателем воздуха 66, размещенным на перекрытии 67 помещения 68 биореактора 53. Анодная секция 42 разобщена от катодной 43 установки электролиза 41 полупроницаемой перегородкой 69 и отбором кислорода (O₂) и дейтерия (D₂).

Дезинтегратор в установке утилизации навоза КРС работает следующим образом.

Навоз КРС из товарной животноводческой фермы гидросмывом и гидросплавом поступает в сборник 63, в котором соломотаской отделяют сено и солому и направляют в твердофазный ферментатор 64, где из них готовят компост в смеси со шламом, отводимым из камеры 54 метанового брожения биореактора 53. Компостирование осуществляют при активном аэрировании из канала 65 воздухом нагнетателя 66. Компост вызревает под пленкой, обеспечивая температуру стабилизации в помещении 68 биореактора 53. Тонна навоза КРС содержит до 9 кг азота, до 2,5 кг калия, 1 кг фосфора, микроэлементы, биостимуляторы и является благоприятной средой для жизнедеятельности кислотогенов, ацетогенов, ацетогидрогенов, метаногенов в камерах 54-57. При сбраживании микрофлора образует вокруг взвесей пузырьки пара и газа, выносящие взвеси в верхнюю часть биореактора, т.е. в газовую полость, составляющую 1/5 объема. Для ликвидации коркообразования в верхней части биореактора 53 взвеси забирают через патрубок 58, измельчают в диспергаторе 60. При обработке между ребристыми цилиндрическими поверхностями корпуса 61 и ротора 62 происходит измельчение взвесей с обновлением поверхностей контакта между микрофлорой и взвесями. При обработке субстрата в диспергаторе 60 его температура повышается, поддерживается в пределах 36^oC с колебаниями, не превышающими одного градуса в сутки, например, включениями диспергатора 60 от реле температуры (не показано). Бражку через патрубок 47, а биогаз через патрубок 49 вводят в хлореллогенератор 45. Из бражки хлорелла исчерпывает растворенные биогенные элементы питания, а из биогаза хлорелла исчерпывает CO₂ и H₂S, т.е. осуществляется фотосинтез через светопроницаемые стенки хлореллогенератора 45 от светильников 50 Биогаз перемещается снизу вверх, поддерживая уровень бражки на перфорированных перегородках 51 в секциях 52 под действием напора, создаваемого нагнетателем (не показан). Бражка последовательно проваливается через перфорированные перегородки 51 и отводится через патрубок 48 в патрубок 2 корпуса 1 динамического дезинтегратора 44. Из патрубка 46 хлореллогенератора 45 отводится практически чистый CH₄-метан. При перемещении по кольцевому каналу 6 от входного патрубка 2 к выходному 3 хлорелла многократно подвергается дезинтеграции в пустотах, образующихся при конденсации паровых пузырьков. При выходе воды в виде жидкостного поршня из отверстий 5 между днищем отверстия 5 и жидкостным поршнем возникает разрежение, и в жидкостном поршне возникают пузырьки пара, при конденсации которых в кольцевом канале возникают пустоты с заключенной в пустотах хлореллой, при схлопывании пустот происходит разрушение оболочек хлореллы. При движении воды в кольцевом канале 6 по стрелке Б на входящем склоне выпуклости 9 перфорированного кольца 8 в области повышенного давления происходит склопывание пузырьков пара, а над отверстиями 7 в области отверстий 7 - их возникновение. Тяжелая вода, имеющая плотность на 10% выше легкой, в поле центробежных сил проваливается через отверстия 7 в полость 10, выходу ее в кольцевой канал 6 препятствует центробежная сила и вязкость тяжелой воды, которая на 23% выше легкой. Смесь дезинтегратора хлореллы и ассоциатов молекул тяжелой и легкой воды из полости 10 по патрубку 11 отводится в статический дезинтегратор 12 по патрубку 14 в его секцию воды 16. Паровая секция 17 находится под разрежением, создаваемым струевым насосом 22 путем сообщения патрубка 13 с камерой разрежения 21. Тяжелая вода кипит при температуре 101,42^oC, а поэтому легкая вода лучше испаряется, т.е. происходит статическая дезинтеграция ассоциатов молекул воды, для интенсификации испарения легкой воды осуществляют встряхивание нежесткой перфорированной перегородки 18 от привода 19, совершающего возвратно-поступательные перемещения с изменением положения от изгиба 20 до горизонтального. Воду со взвешенным в ней дезинтегратором отводят через патрубок 15 в центробежный микрофильтр 28. На нежесткой фильтровальной перегородке 29, находящейся под напряжением постоянного электрического тока, биомассу отделяют, через патрубок 31 корпуса 30 отводят в ленточный пресс-фильтр 32 и на выходе получают БВД, а отжатую воду пресс-фильтра из сборника 35 смешивают с водой, отводимой по патрубку 33 корпуса 30, в сборнике 34 и направляют для обработки в динамический дезинтегратор 36, работающий аналогично дезинтегратору 44. Аналогичная обработка осуществляется в статических дезинтеграторах 37 и 38 и в динамическом дезинтеграторе 39 до получения концентрации тяжелой воды 90-95%. Тяжелую воду разделяют на кислород и дейтерий. Дейтерий сжижают, и его распад в термоядерном реакторе при 1 кг расхода заменяет сжигание 10000 т угля, что является существенным фактором для районов Крайнего Севера, освобождая их от завоза угля и нефти.

Формула изобретения

Дезинтегратор, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, размещенный по оси корпуса ротор с глухими отверстиями на его цилиндрической поверхности, взаимодействующими через кольцевой канал с отверстиями корпуса, отличающийся тем, что отверстия корпуса выполнены в перфорированном кольце с выпуклостями между отверстиями со стороны кольцевого канала, причем эти отверстия сообщают кольцевой канал с полостью между перфорированным кольцом и корпусом, изолированной от входного и выходного патрубков и сообщенной патрубком со статическим дезинтегратором, включающим технологические патрубки в секциях воды и водяного пара, разобщенных нежесткой перфорированной перегородкой, снабженной возвратно-поступательно перемещающимся приводом, обеспечивающим изгиб перегородки в сторону секции воды и последующее встряхивание в сторону паровой секции, сообщенной с камерой разрежения струевого насоса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2