Способ переработки разжиженных органических отходов

Авторы патента:

C05F3/00 - Удобрения из фекалий человека или животных, в том числе навоз

A01C3/00 - Обработка навоза; внесение навоза в почву (навозные вилы A01D 9/00; органические удобрения из отходов и отбросов C05F)

Владельцы патента RU 2562944:

Петров Виктор Владимирович (RU)

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при переработке органических отходов, с последующим получением высококачественных удобрений. Способ включает подачу во внешнюю камеру метантенка разжиженных органических отходов, процесс анаэробного сбраживания во внешней и внутренней камерах метантенка при температуре 12-60°C, перемешивание сбраживаемой массы, вывод из метантенка сброженного осадка и отбор биогаза из внешней и внутренней камер. Перед процессом сбраживания разжиженных органических отходов во внешней камере метантенка осуществляют измельчение отходов с помощью ультразвуковых колебаний с частотой 20±1,5 кГц и интенсивностью ультразвука от 2 до 5 Вт/см² в течение 40-60 мин. Способ обеспечивает ускорение переработки твердых органических отходов без потери качества готовой продукции, повышение выхода получаемого биогаза без потерь его калорийности, увеличение рентабельности производства. 3 табл., 3 пр.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при переработке органических отходов, с последующим получением высококачественных удобрений.

Известен способ переработки птичьего помета (RU 2357944), при котором свежий помет смешивают с раствором серной или фосфорной кислоты, концентрация серной или фосфорной кислоты составляет от 25% до 35%, что позволяет достичь pH среды от 5,0 до 6,5.

Недостатками известного способа являются:

- использование агрессивных реагентов (серная и фосфорная кислота), повышающих износ рабочих элементов агрегата;

- использование серной и фосфорной кислоты повышает степень опасности производства;

- наличие специализированного хранилище для обеспечения запаса реагентов (серная и фосфорная кислота);

- повышение себестоимости процесса за счет использования большого количества серной и фосфорной кислоты - от 25% до 30%.

Известен способ производства приготовления органоминерального удобрения (RU 2270825). Из предварительно измельченных и отсортированных до размера 2-5 мм древесных отходов с влажностью 40-45% формируют площадку высотой 0,3-0,4 м с буртиками по периметру высотой 0,1-0,15 м. На сформированную площадку завозят навоз сельскохозяйственных животных с влажностью 90-92% в массовом соотношение твердого вещества к древесным отходам 0,8-1,0, затем по истечении 36-48 часов после впитывания жидкой фракции навоза в древесные отходы производят полное перемешивание смеси с тем, чтобы получить ее исходную влажность 70%. Затем смесь сталкивают в бурт трапецеидальной формы поперечного сечения высотой 1,5-2,0 м и шириной по нижнему основанию не менее 2,5-3,0 м. В последующем производят периодические полные обрушения бурта и формирования нового прежних размеров и формы: в первый ряд через 6-8 дней, во второй раз через 1 месяц после закладки в летний период и через 2 месяца - в межсезонье.

Недостатками метода являются:

- длительность процесса производства;

- необходимость больших площадей для сбраживания;

- необходимость подготовки доп.сырья - древесных отходов.

Известен способ (RU 2155737), при котором навоз предварительно делят на жидкую и твердую фракцию на разделительной установке. Процесс сбраживания ведут с использованием дополнительного метантенка, причем твердую фазу загружают в первый метантенк, где она разогревается за счет подачи кислорода воздуха. Жидкую фракцию направляют во второй метантенк с подогревом, из которого она затем выдавливается биогазом во второй метантенк, где также начинается выделяться биогаз. После окончания брожения жидкую фракцию сливают, а твердую выгружают через люк, и цикл повторяют.

Основными недостатками метода являются дополнительные материальные затраты для разделительной установки, а также энергозатраты для разделения фаз.

Наиболее близким к заявленному способу является способ (RU 2163750), согласно которому органические отходы сбраживают пофазно, во внешнюю камеру метантенка подают разжиженные органические отходы и осуществляют последовательное анаэробное сбраживание во внешней и внутренней камерах. Сбраживаемую массу подогревают и перемешивают, сброженный осадок выводят из метантенка, а из внешней и внутренней камер отбирают биогаз, который смешивают в инжекторе со сбраживаемой в метантенке массой. До ввода в инжектор сбраживаемую массу подогревают, а нагретую газожидкостную смесь вводят во внутреннюю камеру метантенка. В метантенке для осуществления способа новым является то, что патрубок отвода биогаза из внешней камеры соединен с инжектором, который через взаимодействующий с нагревателем теплообменник соединен с насосом забора сбраживаемой массы из метантенк. Патрубок смесительной камеры инжектора соединен с напорным трубопроводом нагретой газожидкостной смеси, введенным в метантенк.

Недостатками метода является длительность процесса и относительно низкий процент выхода биогаза, что, как следствие, приводит к повышению стоимости готового продукта.

Задачей данного изобретения является ускорение переработки твердых органических отходов, без потери качества готовой продукции, повышение выхода получаемого биогаза без потерь его калорийности, увеличение рентабельности производства.

Указанная задача решается тем, что в способе переработки разжиженных органических отходов, включающем подачу во внешнюю камеру метантенка разжиженных органических отходов, процесс анаэробного сбраживания во внешней и внутренней камерах метантенка при температуре 12-60°C, перемешивание сбраживаемой массы, вывод из метантенка сброженного осадка и отбор биогаза из внешней и внутренней камер, согласно изобретению перед процессом сбраживания разжиженных органических отходов во внешней камере метантенка осуществляют измельчение отходов с помощью ультразвуковых колебаний с частотой 20±1,5 кГц и интенсивностью ультразвука от 2 до 5 Вт/см² в течение 40-60 мин.

Отличием предлагаемого решения является то, что после поступления органических отходов метантенк происходит их измельчение ультразвуковым измельчителем при частоте 20±1,5 кГц и интенсивностью ультразвука от 2 до 5 Вт/см², измельчение проводят в течение 40-60 мин.

Особенность способа в том, что ультразвуковое измельчение позволяет увеличить интенсивность сбраживания за счет увеличение площади реакции, вследствие чего увеличивается глубина разложения органического вещества, при этом увеличивается объем вырабатываемого биогаза и уменьшается время его получения, а также снижается общее время сбраживания. Кроме того, способ ультразвукового измельчения не предполагает наличие изнашивающихся элементов, а та же позволяет производить измельчение с высокой скоростью непосредственно в метантенке. Для измельчения объектов с высокой влажностью (80-90%) используется ультразвук с частотой 20±1,5 кГц и интенсивностью от 2 до 5 Вт/см². Использование ультразвука с длиной волны 20±1,5 кГц позволяет проводить измельчение сырья на частицы размером 50-100 мм. Увеличение длины ультразвуковой волны приведет к увеличению размера получаемых частиц, что увеличит длительность процесса сбраживания и уменьшит глубину переработки отходов, уменьшение длины волны ультразвука приведет к повышению энергозатрат, что существенно скажется на стоимости готового продукта. Указанная интенсивность от 2 до 5 Вт/см² позволяет получить равномерное измельчение по всему объему, снижение интенсивности приведет к появлению не измельченных участков сырья, что повлияет качественно на процесс сбраживания - уменьшится конечное количество получаемого биогаза, а также снизится глубина переработки. Увеличение интенсивности ультразвука незначительно ускорит процесс полного измельчения, при этом произойдет существенное увеличение энергозатрат, что негативно скажется на стоимости готовой продукции. Проведенные исследования показали, что измельчение 100 кг сырья до получения однородной массы с размером частиц 50-100 мм необходимо проводить в течение 2 минут при следующих параметрах ультразвука: частота 20 кГц и интенсивность 3 Вт/см² исходя из расчета емкости метантенка 3000 кг, измельчение непосредственно в метантенке необходимо проводить в течение 60 мин.

Способ осуществляют следующим образом.

Подготовленный (разжиженный) субстрат подают в реактор метантенка, оборудованного системой загрузки, выгрузки, подогрева, перемешивания и принудительного отвода газовой фазы. Проводят измельчение ультразвуковым методом. Процесс сбраживания субстрата проходит в герметичном реакторе, при установленной температуре в анаэробной среде. В процессе сбраживания осуществляют отбор биогаза. Сброженная масса из метантенка самотеком через теплообменник поступает в промежуточную емкость. В результате измельчения ультразвуком значительно увеличивается площадь реагирования, что позволяет качественно ускорить процесс брожения, в результате наблюдается скачкообразное выделение газа высокой калорийности за более короткий промежуток времени по сравнению с классической технологией, без применения измельчения ультразвуком.

Обоснование технического результата приведено в таблицах 1, 2, 3. Поскольку в прототипе ничего не сказано о таких показателях как время сбраживания, выход газа на единицу сырья и состав получаемого газа, было проведено изучение этих показателей/

Сущность изобретения поясняется следующими примерами.

Пример 1.

Разжиженный навоз крупнорогатого скота (далее по тексту КРС), предварительно доведенный до влажности 80-85%, подают во внешнюю камеру метантенка, после чего производят измельчение в течение 40 мин ультразвуковым измельчителем при частоте 19 кГц и интенсивностью ультразвука от 5 Вт/см², после чего осуществляется процесс анаэробного сбраживания во внешней и внутренней камерах метантенка, подогревая и перемешивая сбраживаемую массу, сбраживание осуществляют в течение 126 часов при температуре 30°C, отбор биогаза осуществляется из внешней и внутренней камер, после чего самотеком выводят из метантенка сброженный осадок. Общее количество биогаза, полученное за 126 часов сбраживания, составляет 632,7 м³.

Пример 2.

Разжиженный свиной навоз, предварительно доведенный до влажности 80-85%, подают во внешнюю камеру метантенка, после чего производят измельчение в течение 50 мин ультразвуковым измельчителем при частоте 21 кГц и интенсивностью ультразвука от 3 Вт/см², после чего осуществляется процесс анаэробного сбраживания во внешней и внутренней камерах метантенка, подогревая и перемешивая сбраживаемую массу, сбраживание осуществляют в течение 154 часов при температуре 30°C, отбор биогаза осуществляется из внешней и внутренней камер, после чего самотеком выводят из метантенка сброженный осадок. Общее количество биогаза, полученное за 154 часа сбраживания, составляет 1181,1 м³.

Пример 3. Разжиженный птичий помет, предварительно доведенный до влажности 80-85%, подают во внешнюю камеру метантенка, после чего производят измельчение в течение 60 мин ультразвуковым измельчителем при частоте 20 кГц и интенсивностью ультразвука от 2 Вт/см², после чего осуществляется процесс анаэробного сбраживания во внешней и внутренней камерах метантенка, подогревая и перемешивая сбраживаемую массу, сбраживание осуществляют в течение 159 часов при температуре 30°C, отбор биогаза осуществляется из внешней и внутренней камер, после чего самотеком выводят из метантенка сброженный осадок. Общее количество биогаза, полученное за 159 часов сбраживания, составляет 1227,6 м³.

Таким образом, изобретение позволяет получить обеззараженное удобрение в короткие сроки, увеличить объем получаемого биогаза, а также сократить затраты на производство. Изобретение позволяет повысить выход биогаза при переработки твердых органических отходов, увеличить глубину переработки органических отходов, снизить время переработки.

Кроме того, твердую фазу в дальнейшем можно использовать как сырье для производства органических удобрений или биогумуса, что позволит уменьшить негативное влияние на окружающую среду, возникающее при загрязнение твердыми органическим отходами.

Изобретение может быть использовано как на крупных, так и на малых комплексах по выращиванию сельскохозяйственных животных и птицы.

Таблица 1
Влияния ультразвукового измельчения на скорость ферментации сырья
Сырье	Время ферментации, ч
	Контроль (без измельчения)	Измельченное сырье
навоз КРС	211 ч	126 ч
свиной навоз	279 ч	154 ч
птичий помет	286 ч	159 ч
Таблица 2
Количество вырабатываемого газа
Сырье	Объем полученного газа в м³ на 1 кг сырья (Время ферментации 100 ч)
Контроль (без измельчения)	Измельченное сырье
навоз КРС, влажность (85%)	0,11	0,19
свиной навоз, влажность (85%)	0,20	0,31
птичий помет, влажность (85%)	0,19	0,33
Таблица 3
Содержание метана в биогазе
Сырье	Содержание метана
Контроль (без измельчения)	Измельченное сырье
навоз КРС, влажность (85%)	63%	64%
свиной навоз, влажность (85%)	68%	69%
птичий помет, влажность (85%)	59%	59%

Способ переработки разжиженных органических отходов, включающий подачу во внешнюю камеру метантенка разжиженных органических отходов, процесс анаэробного сбраживания во внешней и внутренней камерах метантенка при температуре 12-60°C, перемешивание сбраживаемой массы, вывод из метантенка сброженного осадка и отбор биогаза из внешней и внутренней камер, отличающийся тем, что перед процессом сбраживания разжиженных органических отходов во внешней камере метантенка осуществляют измельчение отходов с помощью ультразвуковых колебаний с частотой 20±1,5 кГц и интенсивностью ультразвука от 2 до 5 Вт/см² в течение 40-60 мин.

Изобретение относится к способу изготовления органического удобрения из экскрементов домашнего скота путем использования личинок комнатной мухи (Musca domestica). Предложена система производства органического удобрения для производства органического удобрения из экскрементов домашнего скота или домашних животных с использованием личинок комнатной мухи (Musca domestica), при этом предусмотрен первый блок хранения в процессах выращивания и обработки, в котором выращиваются или растут личинки, полученные путем инкубации яиц, предусмотрено множество вторых блоков хранения в процессах выращивания и обработки под первым блоком хранения в процессах выращивания и обработки, указанный первый блок хранения в процессах выращивания и обработки имеет сбрасывающую часть, так что выросшие личинки падают в указанные вторые блоки хранения в процессах выращивания и обработки, покрытые экскрементами домашних животных, за счет использования такого поведения личинок, что они выползают из указанного первого блока хранения в процессах выращивания и обработки, предусмотрено множество третьих блоков хранения в процессах выращивания и обработки под вторыми блоками хранения в процессах выращивания и обработки таким же образом, как указано выше, и в результате этого выросшие личинки падают в указанные третьи блоки хранения в процессах выращивания и обработки, покрытые экскрементами домашних животных, вышеупомянутую обработку требуется повторять несколько раз до конечного блока хранения в процессах выращивания и обработки, предусмотрена собирающая секция для сбора произведенного основного материала органического удобрения, и предусмотрена секция сбора личинок для сбора выросших личинок, выползающих из конечного блока хранения в процессах выращивания и обработки.

Способ получения органического удобрения из биоразлагаемых отходов // 2556042

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.

Способ приготовления биокомпоста из органических отходов и устройство для его реализации // 2554986

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.

Способ обезвреживания органических отходов животноводства, свиноводства и птицеводства // 2552072

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.

Способ получения биогумуса // 2550037

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.

Способ получения органоминерального удобрения из отходов сельскохозяйственного производства и технологическая линия для его осуществления // 2549719

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.

Способ биоконверсии отходов промышленного производства сапонинов из корня saponaria officinalis // 2549687

Изобретение относится к области получения удобрений на основе отходов переработки растительного сырья. Предложен способ биоконверсии отходов промышленного производства сапонинов из корня Saponaria Officinalis.

Способ производства активного органического удобрения из отходов жизнедеятельности и комплекс для его осуществления // 2546168

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.

Способ повышения эффективности действия осадков городских сточных вод как органо-минерального удобрения // 2542757

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.

Способ получения биоудобрения // 2542115

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения биоудобрения включает получение биосмеси путем внесения микробных культур Pseudomonas sp.

Устройство для обезвоживания навоза // 2551151

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Предложенное устройство для обезвоживания навоза содержит корпус, винтовые направляющие 9, закрепленные внутри корпуса, фильтр 8, загрузочное устройство 13, устройства для отвода фильтрата и сгущенной фракции 14, 15.

Установка для обезвоживания навоза // 2550074

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Предложенная установка для обезвоживания навоза содержит корпус, входной патрубок, винтовую вставку и патрубки для отвода жидкой фазы и сгущенной фракции.

Агрегат для обезвоживания навоза // 2548098

Изобретение относится к сельскому хозяйству, пищевой промышленности. Агрегат содержит корпус, фильтр, привод, загрузочное и разгрузочные приспособления для отвода сгущенной фракции и фильтрата.

Машина для обезвоживания навоза // 2546200

Машина для обезвоживания навоза содержит корпус, средство для загрузки, фильтр, привод, разгрузочное приспособление для отвода сгущенной фракции, разгрузочное приспособление для отвода фильтрата.

Биогазовая установка // 2540326

Изобретение предназначено для анаэробного сбраживания органических отходов сельскохозяйственного производства и может быть использовано для получения биогаза, органических удобрений и кормовой биологической добавки.

Способ получения биогаза из экскрементов животных // 2526993

Изобретение относится к переработке органических отходов с использованием биотехнологических процессов и получению биогаза. Способ получения биогаза из экскрементов животных включает предварительную обработку органического субстрата путем доведения его до влажности 90% с последующим измельчением субстрата до размера частиц от 0,5 до 0,7 см.

Способ микробиологической переработки птичьего помета // 2525251

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ микробиологической переработки птичьего помета включает укладку птичьего помета и внесение биодобавок в жидкой форме, осуществление биологического разогрева и анаэробной ферментации смеси, причем в качестве биодобавки используют эффлюент в количестве 3-8% от общей массы птичьего помета, в состав которого входят минеральные удобрения - N:P:K в количестве 0,1:0,16:0,18% соответственно и аборигенная микрофлора с плотностью по микроорганизмам 260×108 КОЕ/мл, при этом осуществляется сбор и отвод биогаза, образующегося в процессе разложения птичьего помета.

Шнек-сепаратор для обезвоживания волокнистого материала // 2503164

Шнек-сепаратор состоит из вала, установленного в подвижных относительно корпуса подпружиненных опорах с подшипниками, обеспечивающих плотное беззазорное соприкосновение внешней поверхности витков шнека с перфорированным днищем корпуса или с перфорированной съемной сменной вставкой в сплошной корпус.

Блочно-модульная биогазовая установка // 2502684

Изобретение может быть использовано в животноводческих комплексах и индивидуальных и фермерских хозяйствах для переработки отходов органического, растительного и биологического происхождения в высокоэффективные органические удобрения, биогаз, тепловую и электрическую энергию.

Способ подготовки вспененного карбамидоформальдегидного удобрения к внесению под вспашку // 2497338

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству и может найти применение при внесении удобрений под вспашку. Способ включает дробление карбамидоформальдегидного удобрения на куски.

Агрегат для измельчения и внесения в почву органических удобрений // 2564870

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к способам и устройствам для внутреннего внесения измельченных органических удобрений в корнеобитаемый слой почвы. Агрегат содержит бункер. В бункере расположены подающий горизонтальный транспортер, под которым со стороны выхода установлен измельчающий барабан. Измельчающий барабан снабжен зубчатыми элементами, расположенными по винтовым линиям. Зубчатые элементы измельчающего барабана выполнены ромбовидными, передняя режущая кромка которых выполнена параболической с углом заточки лезвия 20-25°. Под измельчающим барабаном установлено подбарабанье с ромбовидными зубчатыми элементами, установленными в шахматном порядке. Угол заточки лезвий подбарабанья 20-25°. Направление винтовых линий измельчающего барабана определено шагом t = Ma, где М - число планок измельчающего барабана, на которых установлены зубчатые элементы, а - расстояние между следами движения зубчатых элементов измельчающего барабана. Бункер установлен на раме, опирающейся на колесный ход. В нижней задней части рамы на шарнирном кронштейне с помощью паводков установлена борона-мотыга, для управления которой предусмотрены гидроцилиндры с пружинами сжатия. При таком выполнении обеспечивается равномерное распределение органических удобрений в корнеобитаемом слое почвы, повышается ее плодородие и урожайность сельскохозяйственных культур. 8 ил.