Способ переработки органических субстратов в биогаз, жидкие и твердые удобрения и техническую воду, устройство и аппарат для его реализации



Способ переработки органических субстратов в биогаз, жидкие и твердые удобрения и техническую воду, устройство и аппарат для его реализации
Способ переработки органических субстратов в биогаз, жидкие и твердые удобрения и техническую воду, устройство и аппарат для его реализации

 


Владельцы патента RU 2542108:

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства" (ФГБНУ ВИЭСХ) (RU)

Группа изобретений относится к сельскому хозяйству. Способ переработки органических субстратов в биогаз, жидкие и твердые удобрения и техническую воду, согласно которому исходный субстрат последовательно подвергается усреднению, анаэробной обработке, механическому сгущению с получением твердой и жидкой фракций, с последующим использованием твердой фракции для приготовления твердых удобрений, деаммонизацией жидкой фракции путем отдувки с хемосорбцией парогазовой смеси посредством кислотных или щелочных реагентов с получением жидких удобрений и доочисткой деаммонизированной жидкой фракции, причем жидкую фракцию аэробно обработанного субстрата подвергают анаэробной обработке, доочистку деаммонизированной жидкой фракции производят в аэробном режиме, газы после доочистки деаммонизированной жидкой фракции последовательно используют для предварительной деаммонификации исходного субстрата, при этом часть парогазовой смеси используется для аммонизации твердой фракции при приготовлении твердых удобрений. Устройство для реализации способа переработки органических субстратов в биогаз, жидкие и твердые удобрения и техническую воду. Группа изобретений позволяет эффективно использовать тепловую энергию, снизить степень загрязнения окружающей среды, а также повысить рентабельность производства. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к отраслям хозяйства, в которых образуются концентрированные органические субстраты, малопригодные для повторного или непосредственного использования, а также образующиеся в избыточном количестве - бесподстилочный навоз, помет животноводческих и птицеводческих комплексов, ферм, отходы предприятий переработки сельскохозяйственной продукции, осадки сооружений механобиологической очистки хозяйственно-бытовых и близких в ним по составу сточных вод.

Посредством предлагаемого изобретения можно подвергать переработке органические субстраты влажностью 90-97% с содержанием органического вещества не менее 20 г/л, с преобладанием биоразлагаемых фракций (не менее 60-70%).

Способ может быть реализован на животноводческих и птицеводческих комплексах (фабриках), перерабатывающих предприятиях агропромышленных объединений (холдингов), городских водоканалах.

При этом обеспечиваются:

- решение экологических проблем;

- получение товарных продуктов с высокой добавленной стоимостью: органических и органоминеральных твердых и жидких удобрений, биогаза с содержанием метана до 70%, технической воды, пригодной, после доочистки, для сброса в водоемы и на рельеф местности;

- повышение энергетической независимости и надежности функционирования предприятий в условиях перебоев в централизованном энергоснабжении.

В структурном отношении устройство для реализации способа может быть решено в виде отдельных функциональных модулей, связанных друг с другом посредством коммуникаций, или единой технологической установки с максимальной степенью интеграции технологического оборудования в сооружениях моноблочного типа.

Известны устройства аналогичного назначения.

Одним из наиболее распространенных видов сооружений-аналогов для рентабельного решения экологических и энергетических проблем хозяйств являются комплексы на основе анаэробных биореакторов - метантенков. В кн.: Ковалев Н.Г., Глазков И.К. «Проектирование систем утилизации навоза на комплексах». М.: «Агропромиздат», 1989 г, представлен комплекс по переработке отходов свинофермы на 24 тыс. голов, реализованный в Пярну (Эстония) в 80-е гг. XX в.

Исходный навоз из накопителей-усреднителей поступал в метантенки, в которых распавшееся органическое вещество бесподстилочного навоза (30-40% от исходного) переходило в основном в биогаз (до 79% метана). Обеззараженная стабилизированная масса из метантенка (биошлам) направлялась на механическое разделение. Твердая фракция использовалась в качестве удобрения, жидкая направлялась на доочистку. Биогаз утилизировался в местной котельной, замещая тем самым покупные первичные энергоносители (жидкое топливо). Удобрения использовались в растениеводческом комплексе свиноводческого хозяйства или реализовывались как товарная продукция.

Основными недостатками рассмотренного технического решения являются:

- значительный объем метантенков, что существенно снижает экономическую эффективность строительства (при влажности инфлюента 96% суточная доза загрузки не превышала 15-20%);

- потери ценных в агрономическом отношении биогенных элементов, в первую очередь азота, с жидкой фракцией;

- потери тепловой энергии с биошламом, температура которого на выходе из метантенка может достигать 50-55°C (при термофильном режиме обработки).

Наиболее эффективным из известных технических решений, направленных на снижение объемов метантенков, является предварительная обработка исходного субстрата с целью перевода значительной (до 75%) части органического вещества в жидкую фазу, а также расщепление высокомолекулярных органических соединений (белков, жиров, углеводов) на более простые вещества - жирные кислоты, спирты. Далее, после механического разделения на фракции осуществляется анаэробная переработка растворенного и тонкодисперсного органического вещества в биогаз и эффлюент. Твердая фаза может быть использована для приготовления удобрений. Такое техническое решение приведено в патенте США №6921485, кл. C02F 3/28.

Положительным эффектом является существенное снижение объемов метантенка, т.к. обработка производится в сооружении проточного типа с прикрепленной или гранулированной микрофлорой, объем которого в несколько раз ниже, чем метантенка со взвешенной микрофлорой. В то же время потери биогенных элементов, в первую очередь азота, и тепловой энергии с анаэробно обработанной жидкой фракцией приводят к существенному снижению эффективности комплекса в целом, создают дополнительные проблемы, связанные с загрязнением окружающей среды.

В известной степени данные проблемы решены в патенте США №7014768.

Исходный субстрат после усреднения поступает в метантенк, образовавшийся биогаз отводится в когенерационную установку, биошлам (эффлюент) направляется в устройство для реагентного механического обезвоживания. После удаления осадка жидкая фракция направляется в блок извлечения аммиака, который используется затем для приготовления удобрений на основе компонентов твердой фракции.

В данном техническом решении степень рекуперации аммиака может достигать 90-95%. Тепловая энергия эффлюента также полезно используется, т.к. процесс извлечения аммиака («стриппинг») реализуется при более высоких температурах (до 110°C), чем анаэробная ферментация (до 60°C). Недостающая тепловая энергия подводится от когенерационной установки.

В отличие от предыдущего устройства-аналога, анаэробной обработке подвергается вся масса исходного субстрата, что приводит к существенному росту капитальных вложений в метантенк. Предварительной обработки субстрата (гидролиза, кислотогенеза), повышающей интенсивность метаногенеза, не производится. Другим недостатком является сброс нагретой жидкости из блока извлечения аммиака без полезного использования ее тепловой энергии и доочистки от органических загрязнений.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является патент США №6464875, кл. C02F 3/28.

Согласно прототипу исходный субстрат, после усреднения, коррекции состава, кислотного (щелочного) гидролиза и нагрева в накопителе-усреднителе поступает в анаэробный биореактор - метантенк, в котором органическое вещество частично перерабатывается в биогаз.

Эффлюент, отводимый из метантенка, подвергается разделению на фракции в механическом сгустителе, твердая фракция направляется в блок приготовления удобрений с возможностью дополнительного механического и/или теплового обезвоживания, а также обогащения с целью повышения концентрации биогенных элементов. Жидкая фракция поступает в блок извлечения аммиака, в котором реализуется принцип воздушной отдувки (десорбции) аммиака с последующим химическим связыванием аммиака (хемосорбции) с использованием щелочи или кислоты с образованием концентрированных жидких удобрений (сернокислого или фосфорнокислого аммония, гидроксида аммония). Отдувка может также производиться с использованием биогаза.

Анаэробная переработка включает в себя несколько стадий фаз предварительной и основной обработки, включая гидролиз, ацидогенез и метаногенез, осуществляемых в сооружении емкостного типа - метантенке. Приготовление удобрений на основе твердой фракции включает в себя такие дополнительное стадии (операции), как экструзия, сушка, смешение с дополнительными компонентами, в том числе минеральными, гранулирование и т.п.

В качестве механических сгустителей используется типовое оборудования: комбинация отстойников, центрифуга, фильтр-пресс или шнековый пресс.

На выходе комплекса согласно патенту США №6464875 получают следующие полезные продукты: газообразный энергоноситель (биогаз) с энергосодержанием до 24 МДж/м3, твердые сыпучие или гранулированные удобрения, концентрированное жидкое азот-(фосфоро)содержащее удобрение, воду с повышенным содержанием органических загрязнений.

Основным недостатком прототипа является высокий уровень капитальных затрат, вызванный использованием метантенка со взвешенной микрофлорой и, соответственно, большим удельным объемом.

Другими недостатками являются:

- неэффективное использование тепловой энергии жидкой фракции эффлюента после отдувочной колонны, т.к. горячие воды после отдувки аммиака предлагается отводить в очистные сооружения;

- высокая степень загрязнений сбросных вод органическими загрязнениями;

- низкая надежность функционирования при резком падении температуры окружающей среды; при снижении температуры атмосферного воздуха эффективность процессов метаногенеза и отдувки может снизиться ниже уровня, обеспечивающего рентабельную эксплуатацию.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков. Использование аэробного термофильного гидролиза как наиболее эффективного в сравнении с «анаэробным» и «аноксичным» гидролизом в сочетании с механическим сгустителем интенсивного типа (центруфугой, винтовым прессом, фильтрпрессом) позволяет добиться перевода значительной части органического вещества (до 70%) в растворенную и тонкодисперсную форму. Жидкая фракция с влажностью свыше 97% становится пригодной, при отсутствии или минимальном расходе биогаза на собственные нужды (в номинальном режиме) для анаэробной обработки в проточном режиме в сооружениях (аппаратах) с прикрепленной микрофлорой, удельный объем которых в несколько раз меньше метантенка со взвешенной микрофлорой. Биологическая тепловая энергия, выделяемая в процессе аэробного термофильного гидролиза исходного субстрата, используется для температурной стабилизации анаэробного процесса. Явное тепло сбросных вод после процесса рекуперации аммиака используется одновременно для регулирования тепловых режимов аэробного и анаэробного процессов обработки. В номинальном режиме функционирования теплообменное изотермическое устройство, тепловоспринимающая часть которого находится в последовательном тепловом контакте со сбросными водами и аэробно обрабатываемым субстратом, является регулятором температурных режимов биологических процессов. Дополнительно используются биологическая тепловая энергия, выделяющаяся при аэробном окислении остаточных органических загрязнений, содержащихся в сбросных водах, а также скрытое и явное тепло газов, образующихся в процессе аэробного гидролиза. Оребренная поверхность изотермических тепловодов в анаэробной секции и секции аэробной обработки сбросных вод выступает в качестве иммобилизирующей поверхности для анаэробной и аэробной микрофлоры, соответственно. Остаточный кислород газов со стадии аэробного термофильного гидролиза, содержание которого составляет от 20 до 80% от первоначального, также утилизируется в процессе аэробного окисления остаточных органических загрязнений сбросных вод. Далее газы последовательно используются при усреднении в качестве перемешивающего, аэрирующего и деаммонифицирующего агента и при деаммонификации анаэробно обработанной жидкой фракции. Применяемая в предлагаемом способе система маневрирования биологической, явной и скрытой физической энергией жидких и парогазовых потоков позволяет, в нормальном режиме функционирования, в максимальной степени использовать энергетический потенциал исходного органического вещества. Изотермический принцип организации теплопереноса позволяет добиться равномерного обогрева секций с иммобилизированной микрофлорой, и тем самым устойчивого функционирования соответствующий стадий обработки. При нештатных режимах эксплуатации, например, при экстемальном похолодании, или снижении концентрации органического вещества в исходном субстрате, некоторое количество образующегося на анаэробной стадии биогаза используется для дополнительного нагрева поступающих на анаэробную стадию обработки и деаммонизацию потоков. Часть биогаза при этом является товарной.

Таким образом, в энергетическом отношении устройство представляет собой автотермическую систему с относительно малым удельным потреблением вырабатываемой высокопотенциальной энергии (запасенной в биогазе) на собственные нужды.

При использовании в процессе приготовления удобрений сушильной установки и(или) экструдера становится возможной аммонизация твердых удобрений с использованием рекуперированного из жидкой фракции парообразного аммиака. На основе предложенного технического решения организовывается рентабельное производство органических или органоминеральных удобрений и товарной энергии.

В экологическом отношении вторичное загрязнение окружающей среды сведено к минимуму в силу использования аэробной доочистки деаммонизированной фракции и применения газооборотных циклов.

Основным конструктивным элементом устройства для реализации заявляемого способа является аппарат изотермической аэробно-анаэробной обработки, значительно превосходящий по показателю компактности известные аналоги.

Технический результат достигается тем, что исходный субстрат последовательно подвергается усреднению, анаэробной обработке, механическому сгущению с получением твердой и жидкой фракций, с последующими использованием твердой фракции для приготовления твердых удобрений, деаммонизацией жидкой фракции путем отдувки с хемосорбцией парогазовой смеси посредством кислотных или щелочных реагентов с получением жидких удобрений и доочисткой деаммонизированной жидкой фракции. Перед анаэробной обработкой осуществляют предварительные аэробную обработку с распадом 5-15% органического вещества и механическое сгущение. Жидкую фракцию аэробно обработанного субстрата подвергают анаэробной обработке с использованием иммобилизации анаэробной биомассы. Выделяющуюся при предварительной аэробной обработке тепловую энергию используют для изотермического регулирования температурного режима анаэробной обработки. Доочистку деаммонизированной жидкой фракции производят в аэробном режиме с использованием иммобилизации аэробной биомассы. Выделяющуюся при этом тепловую энергию и остаточное теплосодержание используют для изотермического регулирования температурного режима предварительной аэробной обработки и анаэробной обработки. Для аэрации используют подвергшийся термокомпрессии кислородсодержащий газ от стадии предварительной аэробной обработки. Газы после доочистки деаммонизированной жидкой фракции последовательно используют для предварительной деаммонификации исходного субстрата при его усреднении и аэрации деаммонизированной жидкой фракции. Часть парогазовой смеси используется для аммонизации твердой фракции при приготовлении твердых удобрений.

Структурная схема способа для переработки органических субстратов в биогаз, жидкие и твердые удобрения и техническую воду представлена на фиг.1.

Органический субстрат последовательно подвергается следующим операциям (стадиям) обработки: усреднению на стадии 1 в условиях аэрации и перемешивания кислородсодержащим газом, поступающим со стадии аэробной доочистки 2 деаммонизированной жидкой фракции, предварительной аэробной обработке 3, предварительному механическому сгущению 4 с получением твердой и жидкой фракций. Кислородсодержащий газ со стадии предварительной аэробной обработки 3 используется на стадии аэробной доочистки 2. Твердая фракция направляется на стадию приготовления твердых удобрений 5. Жидкая фракция аэробно обработанного субстрата подвергается нагреву посредством сжигания части биогаза на стадии 6 перед анаэробной обработкой с получением эффлюента и биогаза на стадии 7. На стадии 6 одновременно осуществляется подогрев жидкой фракции эффлюента со стадии механического сгущения 8. Твердая (сгущенная) фракция направляется на стадию предварительного механического сгущения 4. Обогащенная аммиаком и нагретая жидкая фракция эффлюента подвергается деаммонизации отдувкой аммиака воздухом на стадии 9, пары аммиака связываются посредством щелочных или кислотных реагентов (предпочтительно азотной или серной кислотами) на стадии 10 с получением жидких удобрений или/и направляются на стадию приготовления твердых удобрений 5. В качестве агента отдувки используется газ, поступающий со стадии усреднения 1. Деаммонизированная жидкая фракция с температурой до 100 гр.С используется для предварительного подогрева жидкой фракции эффлюента на стадии 11 перед подачей на стадию 9. Воздух, компримируемый на стадии 12, предварительно подогревается очищенными на стадии 2 сточными водами. Биогаз, отводимый со стадии 7 перед подачей на стадию 6 и потребителям, подвергается нормализации и накоплению на стадии 14.

Принципиальная конструктивно-технологическая схема устройства и аппарата для реализации способа для переработки органических субстратов в биогаз, жидкие и твердые удобрения и техническую воду представлена на фиг.2.

Устройство состоит из следующих основных аппаратов и блоков: усреднителя 1, представляющего собой резервуар, предпочтительно вертикального типа, снабженный штатными патрубками для подведения исходного субстрата, подведения газообразного кислородсодержащего агента, для отведения газов и для выгрузки субстрата.

Усреднитель 1 посредством технологического трубопровода связан с основным узлом обработки субстрата и жидкостей - аппаратом изотермической аэробно-анаэробной обработки 2, внутри которого находятся секция аэробной предобработки субстрата 3, секция анаэробной обработки жидкой фракции 4 и секция аэробной доочистки жидкой фракции 5. Секции отделены друг от друга герметичными перегородками 6 и 7. Снаружи герметичный корпус 8 снабжен теплоизоляцией 9. Подвод усредненного субстрата в секцию аэробной предобработки субстрата 3 осуществляется через патрубок 10, отбор на рециркуляцию и выгрузку - через патрубок 11. Кислородсодержащий газ отводится через патрубок 12. Внутри секции находятся изотермические тепловоды 13, представляющие собой полые вакуумированные трубки с легкокипящим агентом, например, аммиаком или фреоном. Изотермические тепловоды 13 через герметичные перегородки 6 и 7 сообщаются с секциями 4 и 5. Патрубок 11 связан с патрубком 12 рециркуляционной линией с насосом 14 и аэрационным устройством 15, которое, в свою очередь, подключено к воздуходувке 16. Воздух в воздуходувку 16 подводится через водовоздушный теплообменник 17, связанный с выходом секции аэробной доочистки жидкой фракции 5. Разгрузочный патрубок 11 секции 3 посредством насоса 14 связан с предварительным механическим сгустителем 18, который, в свою очередь, линией подачи твердой фракции связан с блоком приготовления твердых удобрений 19. Предварительный механический сгуститель 18 может быть любого типа, его выбор зависит от особенностей обрабатываемого субстрата. Выход предварительного механического сгустителя 18 связан последовательно с биогазовым подогревателем 20, распределительным устройством 21 и входным патрубком 22 секции анаэробной обработки 4. Выходной патрубок 23 секции анаэробной обработки 4 связан с механическим сгустителем 24, на линии эффлюента между ними размещен датчик температуры 25 биогазового подогревателя 20. Изотермические тепловоды 13 внутри секции 4 снабжены оребрением 26, которое выполняет дополнительно функцию иммобилизирующей поверхности для анаэробной микрофлоры. Для отведения биогаза предусматривается патрубок 27, связанный через газораспределитель 28 с газохранилищем 29. В нижней части герметичного корпуса 8 предусмотрена секция аэробной доочистки жидкой фракции 5, снабженная патрубками подведения 30 и отведения 31 исходной деаммонизированной жидкой фракции и очищенной жидкой фракции, соответственно, аэратором 32 известного типа, а также патрубком 33 отведения газа. Патрубок 31 гидравлически связан с водовоздушным теплообменником 17, аэратор 32 связан с патрубком 12 отведения кислородсодержащего газа из секции 3 через струйный термокомпрессор 34, связанный, в свою очередь, с воздуходувкой 16. Изотермические тепловоды 13 внутри секции 4 снабжены оребрением 35, которое выполняет дополнительно функцию иммобилизирующей поверхности для аэробной микрофлоры. Секция анаэробной обработки 4 связана через механический сгуститель 24 и далее линией жидкой фракции через биогазовый подогреватель 20, распределительное устройство 21 с блоком деаммонизации жидкой фракции 36 известной конструкции. Извлечение аммиака осуществляется путем отдувки с использованием отходящих от усреднителя 1 газов и подводом воздуха от воздуходувки 16. Необходимое давление газов на входе в десорбирующую насадку обеспечивают посредством дополнительной воздуходувки 37. Циркуляция эффлюента осуществляется насосом 38. Паровоздушная смесь из блока 36 поступает в блок хемосорбции 39 известной конструкции. Хемосорбция осуществляется с использованием реагентов, например, серной, фосфорной кислот с получением эффективных жидких удобрений (сернокислого, фосфорнокислого аммония) в рециркуляционном режиме с использованием циркуляционного насоса 40. Часть парогазовой смеси подается в блок приготовления твердых удобрений 19 через распределитель 41. Деаммонизированная жидкая фракция из блока 36 через распределитель 42 направляется в регенеративный теплообменник 43 и секцию деаммонизации жидкой фракции 36. Регенеративный теплообменник 43 предназначен для предварительного нагрева подаваемого на деаммонификацию эффлюента. Как вариант, предусматривается непосредственная подача деаммонизированной жидкой фракции в секцию 5 через распределитель 42.

Устройство и аппарат работают следующим образом.

Исходный субстрат после усреднения, предварительной аэрации и деаммонификации в усреднителе 1 штатным насосом (не показан) подается в секцию аэробной предобработки субстрата 3, в которой происходит аэробная автотермическая обработка субстрата с увеличением температуры до 60 гр.С (в пределе) при распаде до 15% исходного органического вещества. В процессе ферментации происходит частичный гидролиз с переходом в жидкую фазу до 70% исходного органического вещества. Обработка осуществляется в рециркуляционном режиме по схеме «патрубок 11 - насос 14 - аэрационное устройство 15 - патрубок 10». Выделившаяся при распаде органического вещества тепловая энергия передается через изотермическое тепловоды 13 жидкой фракции аэробно обработанного субстрата, стабилизируя температуру анаэробного процесса в диапазоне 30-55 гр.С. Образовавшиеся в секции 3 газы, содержащие до 80% непрореагировавшего кислорода, сжимаются струйным термокомпрессором 34 и используются для аэрации деаммонизированной жидкой фракции эффлюента в секции 5. Энтальпийная и биологическая тепловая энергия из секции 5 передается через изотермическое тепловоды 13 в секции 5 и 4, повышая стабильность их работы, особенно при нештатных режимах. Образовавшийся в секции 4 биогаз направляется в газохранилище 29 и в случае необходимости частично используется в биогазовом подогревателе 20 для подогрева поступающей на анаэробную обработку из предварительного механического сгустителя 18 жидкой фракции аэробно обработанного субстрата, а также поступающей на деаммонизацию жидкой фракции эффлюента. Управление температурным режимом секции 4 осуществляется посредством САР в составе датчика температуры 25 и автоматического газораспределителя 28. Жидкая фракция обогащенного аммонийным азотом эффлюента (концентрация не менее 1 г/л), полученная в механическом сгустителе 24, направляется через биогазовый подогреватель 20, распределительное устройство 21 в блок деаммонизации жидкой фракции 36. В случае необходимости, эффлюент подвергается в механическом сгустителе 24 коррекции pH с увеличением до 10-11 с использованием соответствующих реагентов, например щелочи. Температура потока на входе блока деаммонизации 36 поддерживается на уровне 50-100 гр.С. Степень извлечения аммиака регулируется таким образом, чтобы соотношение БПКп:N (отношение полного биохимического потребления кислорода к полному содержанию азота) составляло примерно 100:5, при этом достигаются оптимальные условия биологической очистки в секции 5. Количество подаваемого на отдувку газа по отношению к количеству обрабатываемого потока составляет ориентировочно 3000:1. Концентрация реагентов, подаваемых в блок хемосорбции 39. рассчитывается по стехиометрическим соотношениям.

Таким образом, на выходе устройства имеются: биогаз; техническая вода; твердые и жидкие концентрированные удобрения.

1. Способ переработки органических субстратов в биогаз, жидкие и твердые удобрения и техническую воду, согласно которому исходный субстрат последовательно подвергается усреднению, анаэробной обработке, механическому сгущению с получением твердой и жидкой фракций, с последующими использованием твердой фракции для приготовления твердых удобрений, деаммонизацией жидкой фракции путем отдувки с хемосорбцией парогазовой смеси посредством кислотных или щелочных реагентов с получением жидких удобрений и доочисткой деаммонизированной жидкой фракции, отличающийся тем, что перед анаэробной обработкой осуществляют предварительные аэробную обработку с распадом 5-15% органического вещества и механическое сгущение, жидкую фракцию аэробно обработанного субстрата подвергают анаэробной обработке с использованием иммобилизации анаэробной биомассы, выделяющуюся при предварительной аэробной обработке тепловую энергию используют для изотермического регулирования температурного режима анаэробной обработки, доочистку деаммонизированной жидкой фракции производят в аэробном режиме с использованием иммобилизации аэробной биомассы, выделяющуюся при этом тепловую энергию и остаточное теплосодержание используют для изотермического регулирования температурного режима предварительной аэробной обработки и анаэробной обработки, для аэрации используют подвергшийся термокомпрессии кислородсодержащий газ от стадии предварительной аэробной обработки, газы после доочистки деаммонизированной жидкой фракции последовательно используют для предварительной деаммонификации исходного субстрата при его усреднении и аэрации деаммонизированной жидкой фракции, при этом по крайней мере часть парогазовой смеси используется для аммонизации твердой фракции при приготовлении твердых удобрений.

2. Устройство для реализации способа переработки органических субстратов в биогаз, жидкие и твердые удобрения и техническую воду по п.1, состоящее из гидравлически связанных усреднителя, анаэробного биореактора, механического сгустителя, выход которого по твердой фракции связан с блоком приготовления твердых удобрений, выход по жидкой фракции - с блоком деаммонизации жидкой фракции, отличающееся тем, что дополнительно предусмотрены аэробный биореактор, предварительный механический сгуститель, размещенные между усреднителем и анаэробным биореактором, секция аэробной обработки жидкой фракции, выход твердой фракции предварительного механического сгустителя связан с блоком приготовления удобрений, выход жидкой фракции дополнительного механического сгустителя связан со входом анаэробного биореактора, выход блока деаммонизации жидкой фракции связан со входом секции аэробной обработки жидкой фракции, анаэробный и аэробный биореакторы и секция аэробной обработки жидкой фракции выполнены в виде секционированного моноблочного аппарата с изотермической тепловой связью между ними, выход аэробного биореактора по кислородсодержащему газу последовательно связан через термокомпрессор с секцией аэробной обработки жидкой фракции, усреднителем и блоком деаммонизации жидкой фракции.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ утилизации и обеззараживания куриного помета включает разделение биомассы сепарацией на жидкую и твердую фракции, обеззараживание жидкой фракции обработкой в устройстве с нерастворимыми электродами, причем пропущенную через сепаратор жидкую фракцию смешивают с известковым молочком в количестве m Ca(OH)2=3,7·10-6 г/л (для удаления ионов аммония и фосфатов), после чего ее подают в горизонтальный отстойник с электродной системой, установленной по всему его объему и состоящей из 7 плоских углеграфитовых пластин, длиной 30 м, толщиной 2-3 мм с расстоянием между пластинами 5 см, где выдерживают в течение семи с половиной часов, воздействуя нанотоками 40 нА.

Изобретения относятся к производству удобрения на органической основе. Способ получения удобрения на органической основе включает стадии: (a) сбор отходов животноводства в хлеву, (b) быстрое разделение отходов животноводства на жидкие отходы и твердые отходы на конвейерной ленте в хлеву, (c) осветление жидких отходов и тем самым получение надосадочной жидкости и отстоя, (d) извлечение аммиака из надосадочной жидкости с получением соли аммония и водного раствора, (e) фильтрация водного раствора с получением концентрата и пригодной для использования воды, (f) использование соли аммония, концентрата и отстоя в качестве добавки к твердым отходам, (g) придание твердым отходам формы удобрения на органической основе.
Способ получения органического удобрения заключается во внесении в компостосодержащий субстрат дождевого червя Eisenia foetida. Данный субстрат получают путем смешивания куриного помета с отработанной подстилочной соломой в соотношении 2:1 по объему с последующим включением полученной смеси в садовую землю в равных пропорциях с последующим искусственным увлажнением до влажности субстрата 70%.

Изобретение относится к биотехнологии и к сельскохозяйственной микробиологии. Предложен способ получения биоудобрения.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Фосфорное удобрение состоит из золы, получаемой путем термической обработки биологических отходов, причем биологические отходы состоят из тел животных, птиц, рыб, образующихся на предприятиях, осуществляющих производство и переработку мясной, птицеводческой и рыбной продукции, имеющей следующий химический состав, в процентах на воздушно-сухое вещество: СаО 19,1-31,9, P2O5 15,7-23,0, SiO2 10,1-22,5, К2О 1,4-2,7, Na2O 1,6-2,7, MgO 0,7-2,2, MnO2 0,01-0,1, Fe2О3 0,4-5,3, Аl2О3 0,3-1,4.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Способ включает внесение удобрения, в качестве которого используют сложный компост, включающий полуперепревший навоз КРС, фосфогипс и растительные остатки - солому пшеницы, отходы кормления животных, растительные остатки кукурузы, подсолнечника и сахарной свеклы, взятые в одинаковых пропорциях.

Изобретение относится к области экологии и сельского хозяйства. Способ включает внесение удобрения в виде компоста, состоящего из органических и минеральных компонентов, предпосевную обработку почвы и посев семян.
Изобретение относится к области сельского хозяйства. Способ включает внесение сложного компоста, состоящего из навоза и отходов сельскохозяйственных культур, для нарастания численности и активизации деятельности дождевых червей.
Изобретение относится к области сельского хозяйства. Способ включает внесение удобрения перед основной обработкой почвы.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения органоминерального удобрения включает использование отходов промышленности и сельского хозяйства, причем в качестве удобрений используют тереклитовые глины, кукурузные кочерыжки и молибденсодержащие отходы промышленности в соотношении 5:1:0,5, смешивают их и вносят в почву под зяблевую вспашку в количестве 5-7 тонн на гектар.
Изобретение относится к сельскохозяйственной биотехнологии, а именно к получению естественного безпестицидного органического стимулятора роста растений. Способ получения стимулятора роста растений осуществляют путем гидролиза навоза крупного рогатого скота в аэробных и анаэробных условиях с использованием в качестве посевного материала на различных стадиях ведения технологического процесса специально подобранных ассоциаций лактобактерий и аборигенных микроорганизмов метаногенов. Все стадии технологического процесса производятся непрерывно с использованием отъемно-доливной технологии ведения процесса, что обеспечивает полную замену сырья в биореакторе в течение 7-10 суток. Предлагаемый способ обеспечивает получение жидких органических удобрений, обеззараженных от патогенной микрофлоры, обезвреженных от семян сорных растений и с низким порогом запаха (до 10%). В этих удобрениях обеспечивается полная сохранность питательных веществ (азот, фосфор, калий), находящихся в исходном навозном стоке за счет сохранения всего азота в аммонийной или органической формах, при этом фосфор находится в основном в виде фосфатитов и нуклеопротеидов, а калий - в виде растворимых солей, что обеспечивает лучшую их усвояемость растениями. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения биоудобрения включает получение биосмеси путем внесения микробных культур Pseudomonas sp. 114, депонированной в ВКПМ под № В-5060, и Azotobacter chroococcum В 35, депонированной в ВКПМ под № В-6010, с титром 108 кл./мл в соотношении 2:1 на сухой комбинированный носитель из расчета 60 мл на 1 кг и перемешивание, причем в качестве носителя используют целлюлозосодержащее вещество, например лузгу подсолнечника или риса, и минеральносодержащий компонент, например перлит, взятые в соотношении 1:3 по массе, далее биосмесь наносят на пол птицеводческих помещений в дозе 30-70 г на 1 м2 при влажности носителя 15-20%, затем биосмесь с отходами птицеводческих помещений по мере накопления собирают и складируют в бурты. Изобретение позволяет ускорить процесс биоконверсии с одновременным увеличением биологической активности продукта переработки и экологической безопасности. 5 табл., 1 пр.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ повышения эффективности действия осадков городских сточных вод как органо-минерального удобрения включает полуперепревший навоз крупного рогатого скота (КРС), причем для повышения эффективности действия осадков городских сточных вод (ОГСВ) как органо-минерального удобрения полуперепревший навоз КРС добавляется к ОГСВ при соотношении 1:1 и вносится из расчета: ОГСВ - 40 т/га, навоз КРС - 40 т/га. Изобретение позволяет дополнительно обогатить осадки городских сточных вод органическими веществами естественного происхождения, широким набором макро- и микроэлементов, полезной микрофлорой, что позволяет в комплексе повышать эффективность ОГСВ как удобрения. 2 табл.

Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Способ производства активного органического удобрения из отходов жизнедеятельности заключается в том, что удаляют механические примеси, производят подачу, перемещение, а также одновременное смешение и гомогенизацию, причем поток отходов жизнедеятельности направляют для смешения и гомогенизации тангенциально, создавая вращающуюся вихревую среду, получают гомогенизированную суспензию плотностью 1,26-1,3 г/см3, воздействуют на нее энергонасыщенным, электромагнитным вращающимся полем с магнитными доменами, которые осуществляют диспергацию отходов жизнедеятельности с разрушением химических и биологических структур на молекулярном уровне, тем самым получают стерильную эмульсию, которую затем разделяют на фракции, при этом органическую фракцию влажностью 85-87% выделяют в самостоятельную питательную среду и вводят в нее добавки в виде штаммов почвообразующих микроорганизмов. Комплекс для производства активного органического удобрения из отходов жизнедеятельности включает установку очистки отходов жизнедеятельности, установку одновременного смешения и гомогенизации, средств подачи и перемещения масс, причем он дополнительно снабжен установкой активации процесса с магнитными доменами, установкой разделения фракций, смесителем и дозатором добавок. Изобретения позволяют перевести азотные, фосфорные и прочие элементы в биогенные формы микроэлементов и аминокислот, что позволяет получить активное органическое удобрение. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области получения удобрений на основе отходов переработки растительного сырья. Предложен способ биоконверсии отходов промышленного производства сапонинов из корня Saponaria Officinalis. Способ включает приготовление исходной смеси, загрузку смеси в биореактор и проведение биоконверсионного процесса с аэрацией смеси. Растительные отходы производства сапонинов подвергаются биоконверсии в составе смеси, содержащей торф и птичий помет, с соотношением компонентов торф:птичий помет: растительные отходы - (13%-25%):50%:(25%-50%). Процесс биоконверсии в первые 7 суток производится при температуре 37±2°C и 55±2°C - на 8-е сутки. Изобретение обеспечивает ускорение процесса биоконверсии растительных отходов и повышение его эффективности. 3 з.п. ф-лы, 7 табл., 5 пр.

Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Способ получения органоминерального удобрения из отходов сельскохозяйственного производства включает смешение птичьего помета, прошедшего измельчение, и упаковку органоминерального удобрения, при этом производят просев птичьего помета и фосфогипса, смешивают просеянный птичий помет с фосфогипсом в шнековом смесителе, оборудованном системой дозирования исходных компонентов, с их последующим нагревом до 115-125°C для связывания свободного аммиака фосфогипсом, дезактивацией болезнетворных микроорганизмов и образованием химически нейтрального продукта. Технологическая линия для осуществления способа получения органоминерального удобрения из отходов сельскохозяйственного производства содержит бункеры, конвейеры, бункеры-дозаторы, смесители, при этом содержит линию приготовления птичьего помета, содержащую приемный бункер птичьего помета, конвейер неочищенного помета, механическое вибросито, сборник отсева, сборник очищенного птичьего помета, конвейер очищенного помета, расходный бункер очищенного птичьего помета и объемный питатель очищенного помета, линию приготовления фосфогипса, содержащую приемный бункер фосфогипса, конвейер фосфогипса, механическое вибросито, сборник отсева, сборник очищенного фосфогипса, конвейер очищенного фосфогипса, расходный бункер очищенного фосфогипса и объемный питатель очищенного фосфогипса, линию получения органоминерального удобрения, содержащую обогреваемый двухшнековой смеситель, промежуточный бункер готового продукта, фасовочный бункер готового продукта и сборник конденсата. Изобретения позволяют упростить способ и технологическую линию для получения удобрений. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения биогумуса включает внесение в компостосодержащий субстрат дождевого компостного червя Eisenia foetida, причем субстрат получают путем смешивания перепревшего куриного помета с навозом крупного рогатого скота в соотношении 1: (1,8-2,2) по объему с добавлением органического наполнителя в количестве 30-40% от объема субстрата. Изобретение позволяет повысить интенсивность процесса переработки отходов и получить ценное удобрение из органических отходов с наименьшими затратами по переработке навоза и помета и наибольшим эффектом, связанным с увеличением выхода готового биогумуса из субстрата. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ обезвреживания органических отходов животноводства, свиноводства и птицеводства характеризуется тем, что нативный навоз или помет при складировании подвергают обработке раствором электролитического гипохлорита натрия, который разбавляют водой до концентрации, не вызывающей ожога почвы и растений. Изобретение позволяет обеспечить высокую степень обезвреживания навоза и помета за короткий промежуток времени при малых энергетических затратах. 3 пр.

Способ приготовления биокомпоста из органических отходов заключается в том, что в нем осуществляют два режима вентиляции. В первом режиме, с переменным расходом, воздух из вытяжной системы ферментера подают на воздуховоздушный рекуператор, через который пропускают и приточный воздух. Во втором режиме, с постоянным максимальным расходом, отработанный воздух выпускают напрямую в окружающую среду, а наружный воздух через вторичный контур рекуператора и приточную систему подают в ферментируемую биомассу. Переход из первого режима во второй осуществляют по достижении температуры ферментируемой биомассы 65-70°C. Периодически измеряют температуру, влажность и содержание кислорода в приточном воздухе и в вытяжном окне системы вентиляции. По измеренной информации оценивают состояние ферментируемой биомассы и формируют оптимальные программы изменения расхода воздуха, обеспечивающего минимальное время разогрева ферментируемой биомассы. Устройство включает в себя ферментер с перфорированным днищем, систему вентиляции, оборудованную воздуховоздушным рекуператором с перепускным тройником на входе и управляемой заслонкой, изменяющей направления потока, датчики температуры, влажности и содержания кислорода, установленные на входе и выходе системы вентиляции, и автоматическое управляющее устройство, на вход которого подключены датчики температуры, влажности и содержания кислорода, а выход которого соединен с управляемым приводом нагнетательного вентилятора и приводом управляемой заслонки. Изобретение обеспечивает повышение качества биокомпоста и сокращение времени его приготовления. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения органического удобрения из биоразлагаемых отходов включает смешивание птичьего помета, навоза сельскохозяйственных животных и биоразлагаемых отходов, укладку бурта высотой 2,4-3 м, шириной 4,5-5 м, произвольной протяженности, его увлажнение, измельчение, заселение субстрата дождевыми червями Eisenia foetida из расчета 500 особей на 1 м3 смеси при температуре окружающей среды не ниже 0°С, причем в качестве основного компонента субстрата берут обрезь деревьев, кустарников, газонную и сорную траву, кукурузные кочерыжки, пищевые отходы в количестве 75%, а птичий помет и навоз - 25%, трижды увлажняют бурт до влажности 60-70%, предварительно перемешав, сразу после укладки, через полтора месяца и еще через один месяц измельчают молотковой дробилкой и увлажняют в 3-й раз, вносят дождевого червя, бурт не укрывают, осуществляют процесс биохимического разложения компоста и одновременного размножения дождевого червя без перемешивания, без подкормок и отборов в течение 7,5 месяцев. Изобретение позволяет утилизировать отходы, сократить время разложения компоста, получить качественное удобрение под любую сельскохозяйственную культуру. 1 ил., 1 пр.
Наверх