Дезинтегратор птицефабрик агропромышленного комплекса

 

Изобретение относится к технике дезинтеграции аэробов и ассоциатов молекул тяжелой и легкой воды и предназначено для утилизации птичьего помета и отходов переработки мяса с выработкой метана, дейтерия, кислорода, белково-витаминной добавки, биоудобрения. Дезинтегратор содержит корпус с входным и выходным патрубками, установленный по оси корпуса ротор с глухими отверстиями, взаимодействующими через кольцевой канал с отверстиями корпуса, которые выполнены в концентричных кольцах, установленных между корпусом и ротором. В промежутках между рядами отверстий выполнены выпуклости в сторону кольцевого канала у кольца меньшего диаметра и в сторону корпуса у кольца большего диаметра, образующего с корпусом замкнутую полость, разобщенную от входного и выходного патрубков. Полость сообщена со статическим дезинтегратором, паровая секция которого связана с камерой разряжения струевого насоса, сообщенной с выходным патрубком динамического дезинтегратора, а водная секция - с центробежным микрофильтром, по биомассе сообщенным с ленточным пресс-фильтром. Микрофильтр и пресс-фильтр по воде соединены со сборником и далее с последовательными ступенями динамических и статических дезинтеграторов, из которых последний сообщен с приемной камерой установки электролиза. Входной патрубок динамического дезинтегратора первой ступени связан с биофильтром, который соединен с биореактором, камеры которого сообщены с диспергаторами, метановая камера - со сборником метана и по шламу через ленточный пресс-фильтр со сборником биоудобрения, а камера кислого брожения - со сборником жидкого птичьего помета. Изобретение обеспечивает повышение степени утилизации птичьего помета при использовании дезинтегратора в условиях Крайнего Севера. 1 ил.

Изобретение относится к области дезинтеграции аэробов и ассоциатов молекул тяжелой /Д₂O/ и легкой /H₂O/ воды при утилизации птичьего помета и отходов переработки мяса с выработкой метана /CH₄/, дейтерия /Д₂/, кислорода /O₂/, белково-витаминной добавки /БВД/, биоудобрения /БУ/, щелочного раствора /ЩР/, кислого раствора /КР/ и может быть использовано на птицефабриках агропромышленного комплекса /ПФ АПК/ районов Крайнего Севера.

Известен дезинтегратор, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, установленный по оси корпуса ротор с глухими отверстиями, взаимодействующими через кольцевой канал с отверстиями корпуса /патент РФ N 2086641, кл. C 12 M 1/33, C 02 F 3/00, 1997/, недостатком которого является низкая степень утилизации птичьего помета при использовании в районах Крайнего Севера.

Цель изобретения - повышение степени утилизации птичьего помета достигается тем, что отверстия корпуса выполнены в концентричных кольцах, установленных между корпусом и ротором, а в промежутках между рядами отверстий выполнены выпуклости в сторону кольцевого канала ротора у кольца меньшего диаметра и в сторону корпуса у кольца большего диаметра, образующего с корпусом замкнутую полость, разобщенную от входного и выходного патрубков корпуса динамического дезинтегратора /ДД/, причем полость сообщена патрубком со статическим дезинтегратором /СД/, включающим технологические патрубки, нежесткую перфорированную перегородку, одним концом прикрепленную к стенке СД, а другим - к приводу возвратно-поступательного механизма, перегородка разделяет СД на нижнюю водную и верхнюю паровую секцию, причем паровая секция сообщена с камерой разрежения струевого насоса, а камера разрежения в свою очередь сообщена с конусом трубы, перпендикулярной к плоскости улитки, раструбом сообщенной с выходным патрубком корпуса ДД, СД водной секцией сообщен с центробежным микрофильтром /ЦМФ/ с нежесткой фильтровальной перегородкой, корпус ЦМФ по биомассе сообщен с ленточным пресс-фильтром /ЛПФ/ для отжатия белково-витаминной добавки /БВД/, а по воде ЦМФ и ЛПФ сообщены со сборником и далее с последовательно установленными ступенями ДД и СД, причем последний СД по ходу перемещения воды сообщен с приемной камерой установки электролиза, разобщенной полупроницаемой перегородкой на анодную и катодную секции, причем анодная секция сообщена со сборником кислорода /O₂/ и кислого раствора /КР/, а катодная - со сборником дейтерия /Д₂/ и сборником щелочного раствора /ЩР/, входной патрубок корпуса ДД сообщен с биофильтром /БФ/, включающим технологические патрубки, провальные перфорированные перегородки /ППП/, разделяющие БФ на секции, на ППП секций размещена абразивная зернистая иммобилизационная насадка /АЗИН/, БФ установлен на упругих опорах, снабжен вибратором и сообщен с нагнетателем воздуха, при этом БФ сообщен с биореактором /БР/, включающим камеры: кислого, нейтрального, щелочного и метанового брожения с патрубками, сообщающими камеры БР с диспергаторами, содержащими взаимодействующие через кольцевой канал цилиндрическими волновыми поверхностями корпус и ротор, при этом метановая камера сообщена со сборником метана /CH₄/, а по шламу через ЛПФ - со сборником биоудобрения /БУ/.

Достигаемый эффект обосновывается при описании установки утилизации птичьего помета на ПФ АПК районов Крайнего Севера, представленной схематически на чертеже.

Дезинтегратор содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, установленный по оси корпуса 1 ротор 4 с глухими отверстиями 5, взаимодействующими через кольцевой канал 6 с отверстиями 7 корпуса 1. Отверстия 7 корпуса 1 выполнены в концентричных кольцах 8 и 9, установленных между корпусом 1 и ротором 4, а в промежутках между рядами отверстий 7 выполнены выпуклости в сторону кольцевого канала 6 ротора 4 у кольца 8 меньшего диаметра и в сторону корпуса 1 у кольца 9 большего диаметра, образующего с корпусом 1 замкнутую полость 10, разобщенную от входного патрубка 2 и выходного 3 корпуса 1 динамического дезинтегратора /ДД/ 11, при этом отверстия 7 и выпуклости 12 и 13 колец 8 и 9 своими осями смещены относительно друг друга, причем полость 10 ДД 11 сообщена патрубком 14 со статическим дезинтегратором /СД/ 15, включающим технологические патрубки 16-18, нежесткую перфорированную перегородку 19, одним концом прикрепленную к стенке СД 15, а другим - к приводу 20 возвратно-поступательного механизма, перегородка 19 разделяет СД 15 на нижнюю водную 21 и верхнюю 22 паровую секции, причем паровая секция 22 сообщена с камерой 23 разрежения струевого насоса 24, а камера разрежения 23 в свою очередь сообщена с конусом 25 трубы 26, перпендикулярной к плоскости улитки 27, раструбом 28 сообщенной с выходным патрубком 3 корпуса 1 ДД 11, СД 15 водной секцией 21 сообщен с центробежным микрофильтром /ЦМФ/ 29 с нежесткой фильтровальной перегородкой 30, корпус 31 ЦМФ 29 по биомассе сообщен с ленточным пресс-фильтром /ЛПФ/ 32 для отжатия белково-витаминной добавки /БВД/, а по воде ЦМФ 29 и ЛПФ 32 сообщены со сборником 33 и далее с последовательно установленными ДД 34 и 35 и СД 36 и 37, причем последний по ходу перемещения воды СД 37 сообщен с приемной камерой 38 установки электролиза 39, разобщенной полупроницаемой перегородкой 40 на анодную 41 и катодную 42 секции, причем анодная 41 сообщена со сборником 43 кислорода /O₂/ и сборником 44 кислого раствора /КР/, а катодная 42 - со сборником 45 дейтерия /Д₂/ и со сборником 46 щелочного раствора /ЩР/, входной патрубок 2 корпуса 1 ДД 11 сообщен с биофильтром /БФ/ 47, включающим технологические патрубки 48-50, провальные перфорированные перегородки /ППП/ 51, разделяющие БФ 47 на секции 52, на ППП 51 секций 52 размещена абразивная зернистая иммобилизационная насадка /АЗИН/ 53, БФ 47 установлен на упругих опорах 54 и снабжен вибратором 55 и сообщен с нагнетателем воздуха 56, при этом БФ 47 сообщен с биореактором /БР/ 57, включающим камеры: 58 - кислого, 59 - нейтрального, 60 - щелочного, 61 - метанового брожения с патрубками 62 и 63, сообщающими камеры 58-61 БР 57 с диспергаторами 64, включающими взаимодействующие через кольцевой канал 65 цилиндрическими волновыми поверхностями корпус 66 и ротор 67, при этом метановая камера 61 сообщена со сборником 68 метана /CH₄/, а по шламу через ЛПФ 69 - со сборником 70 биоудобрений /БУ/.

Дезинтегратор в установке утилизации птичьего помета и отходов переработки мяса птицы работает следующим образом. В сборник 71 гидросмывом и гидросплавом из клеток птицы кислым раствором /КР/ из сборника 44 поступает помет и отходы переработки мяса птицы из убойного цеха. Кислый раствор из анодной секции 41 и сборника 44 установки электролиза 39 обладает бактерицидными свойствами, которые сохраняются в течение 6-10 часов после электролиза, и его использование для гидросмыва и гидросплава способствует снижению патологических свойств атмосферы клетки, что снижает падеж, в особенности молодняка птицы - цыплят. Субстрат из сборника 71 последовательно обрабатывают в камерах 58-61, причем через патрубок 62 субстрат отбирают из камер 58-61, подвергают гомогенизации между волновыми поверхностями корпуса 66 и 67 в кольцевом канале 65 диспергатора 64, при обработке происходит нагрев субстрата до температуры 24-36^oC, нагрев осуществляется при использовании реле температуры /на чертеже не показано/, позволяющего устанавливать колебания температуры субстрата, не превышающие одного градуса в сутки. Использование диспергатора исключает применение теплообменных устройств, что упрощает конструкцию БР 57. БР 57 на 4/5 объема заполнен субстратом, а верхняя часть является сборником газов и паров. Из метановой камеры 61 производят отбор метана /CH₄/ в газосборрник 68 для использования в качестве горючего газовой турбины привода генератора постоянного тока /на чертеже не показаны/. Шлам из камеры метанового брожения 61 отбирают для отжатия на ЛПФ 69 и после сушки получают высококачественное биоудобрение /БУ/. Бражку из камеры 61 отбирают в БФ 47, на ее растворенных примесях наращивают биомассу аэробов. В БФ 47 бражка перемещается сверху вниз, а воздух - снизу вверх. При интенсивной аэрации происходит размножение микрофлоры на АЗИН 53 в виде биопленки. За счет иммобилизации /прилипания/ в секции 52 осуществляют исчерпывание растворенных примесей, т.е. на АЗИН 53 развиваются микроорганизмы, приспособленные к убыванию растворенных примесей по высоте БФ 47, т.е. осуществляется АВТОСЕЛЕКЦИЯ - неприспособленные популяции отмирают. Для освобождения биопленки от мертвых клеток периодически БФ 47 подвергают встряхиванию на упругих опорах 54 от вибратора 55. Иммобилизация обеспечивает развитие популяций микроорганизмов, приспособленных к использованию в качестве источников питания продуктов жизнедеятельности /метаболиты/ вышерасположенных микроорганизмов биопленкой нижерасположенных АЗИН 53, т.е. СУКЦЕССИЯ. В процессе жизнедеятельности аэробы накапливают в своем организме 0,4-0,6% тяжелой воды при K_н=10⁷-10⁹. Вода со взвешенными в ней аэробами и фрагментами биопленки из патрубка 50 БФ 47 поступает в патрубок 2 ДД 11. При перемещении в кольцевом канале 6 вода выбрасывается из глухих впадин 5 из ротора 4 в виде жидкостного поршня. Между поршнем и днищем отверстия 5 возникает разрежение, и в воде появляются пузырьки пара. Пар конденсируется между выпуклостями 12 меньшего кольца 8. Центрами конденсации являются аэробы. При конденсации пара в воде образуются пустоты, так как объем конденсата в тысячу раз меньше объема пара. Пустоты заполняются гидравлическими ударами воды, разрушая оболочки аэробов, освобождая их содержимое, в том числе тяжелую воду. Тяжелая вода имеет плотность, на 10% превышающую плотность легкой воды, и она проходит через несовпадающие своими осями отверстия 7 колец 8 и 9 в полость 10 корпуса 1. Выходу тяжелой воды из полости 10 препятствует ее вязкость, на 23% превышающая вязкость легкой воды. В кольцевом канале 6 осуществляется пульсация напоров: скоростной напор переходит в статический, статический в скоростной, повторяемая многократно. Часть энергии напоров переходит в тепловую, нагревая воду. Тяжелая вода кипит при 101,42^oC. Она хуже испаряется и быстрее конденсируется - происходит тепловая дезинтеграция, дополняющая динамическую. При движении воды в кольцевом канале 6 между выпуклостями 12 кольца 8 в области отверстия 7 возникает разрежение, приводящее к появлению паровых пузырьков, которые конденсируются на выпуклости 12 в области повышенного давления. Отверстия 7, находящиеся под разрежением, выпуклости 12, создающие повышенные давления, обеспечивают многократность обогащения путем дезинтеграции ассоциатов молекул тяжелой и легкой воды. Вода, обогащенная тяжелой водой, через патрубок 14 из полости 10 ДД 11 поступает в СД 15 через патрубок 17 в его секцию 21, в которой происходит смачивание нежесткой перегородки 19. При встряхивании перегородки 19 происходит испарение легкой воды под воздействием разрежения, создаваемого струевым насосом 24. При движении воды из патрубка 3 ДД 11 в улитке 27, в трубе 26 с плоской спиралью происходит нагрев воды до температуры 50-70^oC и при выходе из конуса 25 в камере разрежения 23, наряду со струевым разрежением, осуществляется разрежение за счет паров конденсации нагретой воды. Нагретую воду после струевого насоса 24 используют для нагрева воды гидросмыва и гидросплава помета из клеток птицы на ПФ АПК. Встряхивание перегородки 19 осуществляют от возвратно-поступательного привода 20. Вода из секции 21 СД 15 по патрубку 18 поступает в ЦМФ 29, в котором на нежесткой фильтровальной перегородке 30 осуществляют отделение фрагментов аэробов и биопленки. Биомассу отжимают на ЛПФ 32 с получением после сушки БВД с содержанием до 50% белка, витаминов, микроэлементов и различных биостимуляторов. Воду после ЦМФ 29 и ЛПФ 32 из сборника 33 последовательно обрабатывают в ДД 34 и 35, СД 36 и 37 с доведением концентрации тяжелой воды до 90-95%. Воду разлагают на дейтерий /Д₂/ и кислород /O₂/ в установке электролиза 39. Получаемый из катодной секции 42 ЩР из сборника 46 применяют для питьевых нужд птицы. Применение ЩР в 2 раза повышает яйценоскость птицы, увеличивает привесы, снижает падеж молодняка птицы. КР из сборника 44, обладающий бактерицидными свойствами, добавляют в воду гидросмыва и гидросплава навоза.

Комплексная утилизация помета ПФ АПК с выработкой CH₄, БВД, БУ, O₂, Д₂ позволяет снижать издержки производства яйца и мяса. 1 кг дейтерия при его использовании в термоядерном реакторе освобождает от завоза в районы Крайнего Севера 10000 т угля, а БВД сокращает на 20% завоз кормов. БУ используют в теплицах для выращивания зеленой подкормки для птицы.

Формула изобретения

Дезинтегратор птицефабрик агропромышленного комплекса, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, установленный по оси корпуса ротор с глухими отверстиями, взаимодействующими через кольцевой канал с отверстиями корпуса, отличающийся тем, что отверстия корпуса выполнены в концентричных кольцах, установленных между корпусом и ротором, а в промежутках между рядами отверстий выполнены выпуклости в сторону кольцевого канала у кольца меньшего диаметра и в сторону корпуса у кольца большего диаметра, образующего с корпусом замкнутую полость, разобщенную от входного и выходного патрубков корпуса динамического дезинтегратора, при этом отверстия и выпуклости колец своими осями смещены относительно друг друга, причем полость динамического дезинтегратора сообщена патрубком со статическим дезинтегратором, включающим технологические патрубки, нежесткую перфорированную перегородку, одним концом прикрепленную к стенке статического дезинтегратора, а другим - к приводу возвратно-поступательного механизма, при этом перегородка разделяет статический дезинтегратор на нижнюю водную и верхнюю паровую секции, причем паровая секция сообщена с камерой разрежения струевого насоса, а камера разрежения, в свою очередь, сообщена с конусом трубы, перпендикулярной к плоскости улитки, раструбом сообщенной с выходным патрубком корпуса динамического дезинтегратора, статический дезинтегратор водной секцией сообщен с центробежным микрофильтром с нежесткой фильтровальной перегородкой, корпус центробежного микрофильтра по биомассе сообщен с ленточным пресс-фильтром для отжатия белково-витаминной добавки, а по воде центробежный микрофильтр и ленточный пресс-фильтр сообщены со сборником и далее с последовательно установленными ступенями динамических и статических дезинтеграторов, причем последний по ходу перемещения воды статический дезинтегратор сообщен с приемной камерой установки электролиза, разобщенной полупроницаемой перегородкой на анодную и катодную секции, а входной патрубок динамического дезинтегратора первой ступени сообщен с биофильтром, включающим технологические патрубки, провальные перфорированные перегородки, разделяющие биофильтр на секции, на провальных перфорированных перегородках секций размещена абразивная зернистая иммобилизационная насадка, биофильтр установлен на упругих опорах, снабжен вибратором и сообщен с нагнетателем воздуха, при этом биофильтр сообщен с биореактором, включающим камеры кислого, нейтрального, щелочного, метанового брожения с патрубками, сообщающими камеры биореактора с диспергаторами, включающими взаимодействующие через кольцевой канал цилиндрическими волновыми поверхностями корпус и ротор, причем метановая камера биореактора сообщена со сборником CH₄ и по шламу через ленточный пресс-фильтр со сборником биоудобрения, а камера кислого брожения сообщена со сборником жидкого птичьего помета.

РИСУНКИ

Рисунок 1