Устройство для улавливания биогаза обезвреженных животноводческих стоков при аэробной подготовке бесподстилочного навоза

Изобретение относится к сельскому хозяйству и более конкретно предназначено к устройствам обезвреженных животноводческих стоков при биологической очистке на индустриальных очистных сооружениях (в аэротенках) для улавливания биогаза и его дальнейшего использования. Устройство для улавливания биогаза обезвреженных животноводческих стоков при аэробной подготовке бесподстилочного навоза содержит аэротенк 1 для заполнения его сточной водой. Стойки сооружения аэротенка 1 выполнены вертикальными для поддержания купола, а боковые пространства между стойками облицованы защитными боковыми вертикальными плитами. В верхней части подкупольного пространства купола закрепляют пакет газосборных перфорированных колец 4, выполненных из полиэтиленового материала. Кольца 4 между собой соединяют жесткими патрубками 5 и посредством тросов закрепляют к поперечной балке в подкупольном пространстве купола над площадью зеркала сточной воды в сооружении аэротенка 1. Сборный коллектор выполнен в виде жесткого кольца 9, закреплен по периметру стоек в подкупольном пространстве купола, и связан посредством патрубков 8 с газосборными перфорированными кольцами 4. От сборного коллектора в виде кольца 9 отведена неперфорированная гибкая труба 10 выше поверхности земли и закреплена на стойках. Гибкая труба 10 снабжена конденсатосборником, расходомером, запорным краном и транспортирующим трубопроводом 15, сообщается через компрессорную станцию 16 с когенератором 17. Неперфорированная гибкая труба 10 имеет отвод 18 сжатого газа. Использование изобретения позволит повысить надежность и эффективность работы устройства по улавливанию и сбору биогаза в верхних слоях атмосферы в закрытом сооружении аэротека при уменьшении материалоемкости и упрощении его монтажа. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и более конкретно предназначено к устройствам обезвреженных животноводческих стоков при биологической очистке на индустриальных очистных сооружениях (в аэротенках) для улавливания биогаза и его дальнейшего использования.

Животноводческие стоки являются экологически опасным продуктом, поэтому животноводческие стоки (например, свиноводческие) на первом этапе подвергают биологической очистке на индустриальных очистных сооружениях (в аэротенках), а на втором этапе в естественных условиях на полях орошения и представляют собой сложный химико-биологический процесс.

На животноводческих комплексах образуются значительные объемы беспостилочного навоза. Лишь применяя высокопроизводительное гидромеханическое оборудование (насосы и трубопроводы) и ирригационные средства и методы, возможно рационально использование жидких органических удобрений в растиневодстве.

Газовыделения в процессе переработки навоза в аэробных условиях (основного показателя, характеризующего интенсивность процесса) от времени сбраживания при различных способах и нагрева исходного навоза, вызывают интенсивный процесс газовыделения в основном углекислого газа и метана, т.е. протекает процесс биохимического распада органических составляющих беспостилочного навоза. В результате на протяжении времени эксплуатации аэротенка на животноводческом (свиноводческом) комплексе не только теряется энергия, но и создается опасность для окружающей среды. Основной негативный фактор - это выделение большого количества биогаза в атмосферу, тем самым биогаз физиологически воздействует на людей, животных и растений, является источником специфического запаха и участвует в его распространении в связи с атмосферным движением воздушной массы, особенно это связано при образующихся ветрах в атмосфере. Дальность распространения атмосферных загрязнений зависит от погодных условий и может составлять 5…7 км и более.

Известно, что широкое распространение сбора биогаза нашли в Европе, в частности в Германии, где используются как вертикальные, так и горизонтальные схемы сбора биогаза (Betrilbslei-tierhandbuch. Deponiegas/Rettenbergtr G.u.a. Stuttgart, 1995/300S/.

Следует отметить, что при оптимальных параметрах процессов по определению влияния на скорость распада беззольного вещества влажности исходного навоза, характера предварительной обработки, дозы суточной загрузки и интенсивности подачи сжатого воздуха биотермическая стабилизация навоза происходит при влажности от 90 до 96%. Именно при этой влажности создаются оптимальные условия для жизнедеятельности аэробных микроорганизмов, максимальная температура в обрабатываемом навозе превышает 70°С.

При этом при проектировании систем биотермической стабилизации навоза необходимо знать допустимую дозу суточной загрузки камеры стабилизации аэротенка. Кроме того, для выбора систем аэрации биотермически стабилизированного навоза необходимо знать влияние интенсивности подачи сжатого воздуха на температуру обрабатываемого навоза.

Температура биотермически стабилизируемого навоза в значительной мере зависит от теплоизоляции камеры стабилизации аэротенка. Особенно важно это учитывать при эксплуатации технологической линии в зимних условиях, т.е. весь процесс брожения навоза зависит определенно от влияния продолжительности биотермической стабилизации на температуру обрабатываемого навоза при различной теплоизоляции камеры стабилизации аэротенка.

Биологический газ, выделяющийся в процессе брожения, может в дальнейшем использоваться в котельной и т.п. Далее сброженный навоз из аэротенков поступает в хранилище, и на этом процесс переработки заканчивается до следующей фазы загрузки навоза.

Таким образом, с помощью биоинженерных сооружений - искусственная биологическая очистка с помощью аэротенка - необходимо создать условия для своевременного усваиваемого биогаза (метана) и его дальнейшего использования.

Одной из основных величин, подлежащих определению при проектировании таких сооружений и технологии переработки навоза в аэробных условиях, является вместимость камеры сброжения аэротенка, которая зависит от количества навоза и его физико-химических характеристик дозы суточной загрузки, коэффициента объемного расширения сбраживаемого навоза (сверху происходит высокий подъем пены), интенсивности и требуемой степени распада бензольного вещества.

Так продолжительность сбраживания может быть определена по формуле c'=100/d.

На продолжительность сбраживания можно определить необходимую вместимость камеры сбраживания аэротенка

,

где c' - продолжительность сбраживания, сутки; d - доза суточной загрузки, %; V - необходимая влажность камеры сбраживания, м3; рн - плотность навоза, кг/м3; Gн - суточный выход навоза с фермы, кг; β - коэффициент объемного расширения сбраживаемого навоза в долях единицы.

Суточный выход навоза зависит от поголовья животных и других норм технического проектирования.

При этом при переработке навоза в аэробных условиях доза суточной загрузки камеры аэротенка выбирается из условий надежной защиты окружающей среды от загрязнения и эффективного производства качественных органических удобрений.

Охрана окружающей среды обеспечивается при полном обеззараживании навоза от гельминтов и болезнетворных микроорганизмов, а качество органических удобрений определяется степенью распада беззольного вещества. Значение данного показателя в каждом конкретном случае может быть заранее задано специалистами по агропочвоведению.

Зная степень распада беззольного вещества, можно определить объем биологического газа, выделяющегося за период сбраживания с суточной дозы загрузки

,

где Vг - объем биологического газа, м3; L - степень распада беззольного вещества, %; Gбез - масса беззольного вещества в суточной дозе исходного навоза, кг; рг - плотность биологического газа, кг/м3.

Масса беззольного вещества в исходном навозе зависит от его влажности и зольности и может быть рассчитана по известным формулам (для сокращения объема текста не приводится).

Также следует отметить, что интенсивное газовыделение из навоза, предварительно нагретого, начинается через 25…30 ч сбраживания, а для других случаев это колеблется и через 35…40 ч или через 130…150 ч, т.е. существуют разные варианты нагрева навоза.

Таким образом, скорость газовыделения с единицы объема сбраживаемого навоза от суточной фазы загрузки камеры аэротенка может находиться в широких пределах от предварительного нагрева навоза.

Новизна предложенного технического ниже решения по изложенной технологии будет подтверждена возможностью создания нового устройства при получении газа и его дальнейшего использования потребителем на конкретном примере животноводческих стоков (свиноводческих) при аэробной подготовке беспостилочного навоза, т.е. найти новое техническое решение устройства. Все это в значительной степени предохраняет окружающую среду от загрязнения вредных веществ с доочисткой далее сточных вод в биоинженерных сооружениях, отмеченных в известных ниже патентах автора.

Отсюда необходимо учитывать и индустриальные очистные сооружения и ирригационные поля утилизации как единые «Индустриально-аграрные очистные сооружения животноводческого комплекса (свиноводческого)», работа которых взаимосвязана.

Так, например, автором были рассмотрены только биологические стабилизационные пруды-накопители животноводческих стоков, защищенные патентами: RU №2552358, Е02В 8/02, Е02В 11/00, С02F 1/74, С02F 3/02, 10.06.2015; RU №2555813, Е02В 13/00, С02F 1/74, A01G 25/00, 10.07.2015; RU №2556893, A01G 25/00, A01С 21/00 А01С 23/04, А01В 79/02, С05F, 20.07.2015.

В результате этих актуальных проблем настоящего времени было предложено новое устройство, предусматривающее индустриальные очистные сооружения, и, в частности, это касается сбраживания камер аэротенков, в которые помещают (загружают) навоз, т.е. его сбраживание с выделением большого объема биогаза (метана) и дальнейшего его использования в производстве.

Известно техническое решение, способ извлечения биогаза для обезвреживания полигонов хранения твердых отходов и устройство его осуществления, содержащее сборный коллектор, газосборные перфорированные трубы, конденсатосборник, расходомер, пробоотборник, отключающее устройство, транспортирующий трубопровод, компрессорную станцию (Патент RU №2127608, A61L 11/00, В09В 1/00, 20.03.1997).

Недостатком устройства является наличие гофрированных труб, которые снижают устойчивость системы сбора биогаза к динамическим нагрузкам (например, в висячем их положении), а также ведет к снижению объема извлекаемого биогаза, так как при возможных деформациях и изгибах часть отверстий, расположенных между гофрами, будет закрыта. Другим недостатком является наличие труб и сборного коллектора открытых свободных концов, предназначенных для стока дренажных вод. При таком исполнении конструкции основной поток собираемого биогаза идет именно через эти открытые концы благодаря их меньшему гидравлическому сопротивлению, при этом отверстия между гофрами не работают, что ведет к уменьшению полезной площади обслуживания полигона, а следовательно, к уменьшению объема извлекаемого биогаза. Кроме того, через открытые концы труб за счет создаваемого разрежения в систему попадают мелкие фракции гранулированного материала и мусора. А наличие большого количества газового оборудования на каждой системе (расходомеры, регулирующие краны, пробоотборники) ведет к удорожанию устройства. При этом трудности его применения могут возникнуть при невозможности проектирования на животноводческих комплексах (свиноводческих) по ряду известных причин отмеченных выше технологических процессов при получении большого количества биогаза, а также вызывают активную инкрустацию внутренних поверхностных труб, арматуры и происходит коррозионное разрушение. Применение стальных труб приводит к их разрушению парами стоков в течение 3…4 лет.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для извлечения биогаза для обезвреживания полигонов хранения твердых бытовых отходов, содержащее сборный коллектор, газосборные перфорированные трубы, конденсатосборник, расходомер, пробоотборник, отключающее устройство, транспортирующий трубопровод, компрессионную станцию, ветви перфорированных газосборных труб подсоединены к сборному коллектору посредством гибких вставок, а на свободных концах труб и сборного коллектора установлены заглушки, при этом конденсаторосборник, расходомер, пробоотборник и отключающее устройство смонтированы на сборном коллекторе, который соединен транспортирующим трубопроводом через компрессорную станцию с когенератором, кроме этого, транспортирующий трубопровод имеет отвод сжатого газа (Патент RU №2258535, А61L 11/00, В09В 1/00, 20.08.2005).

Недостатками данного устройства являются то, что оно трудноприменимо для анаэробных сооружений аэротенков при подготовке беспостилочного навоза при обезвреживании животноводческих стоков (свиноводческих), пригодных для земледельческих полей орошения, из которых выделяется большое количество газа (метана). Так, при очистке производственных сточных вод в условиях загрузки в камеры аэратенков навоза общим требованием является способ поступления воздуха в толщу загрузки, и биофильтры делят сооружения с естественной и принудительной подачей воздуха. Для биологической очистки значительных количеств сточных вод наиболее часто применяют высокопроизводительные сооружения, как сооружения аэротенков различных видов, которые отличаются друг от друга иногда весьма существенными элементами. Общим для всех аэротенков является принцип их работы, а также то, что они дают возможность эффективно влиять на скорость и полноту протекания в них биохимического процесса. Таким образом, окислительная мощность аэротенков зависит от многих факторов: от физико-химической характеристики загрязняющих веществ и их концентрации, от дозы активного ила и способа подачи, от количества подаваемого воздуха и способа его диспергирования, степени очистки и т.д. Специфичность такого состава резко отличает от извлечения биогаза для обезвреживания полигонов хранения твердых бытовых отходов в известном техническом решении. В результате себестоимость их различна.

Следует также отметить отличие в том, что окислительная мощность аэротенков, как уже отмечалось, в значительной мере отличается концентрацией в них активного ила, а значит и более большим объемом выделения биогаза (метана). Свиностоки, как правило, сильноконцентрированные. Основано это на том, что в аэротенках развиваются приспособленные к существованию в создающихся здесь условиях микроорганизмы. Активность таких адаптизированных организмов, как уже отмечалось раннее, несколько выше обычной и они способны окислять большое количество загрязнений, считая на единицу массы активного ила.

Таким образом, соблюдение правил технологии для получения биогаза в животноводческих стоках (свиноводческих) и в твердых бытовых отходах различно и имеет большое значение, а значит и их конструктивные отличия должны применять конструирование новых технических решений производства в получении биогаза и его улавливания в атмосфере.

Недостатком устройства также является наличие стальных дорогостоящих и тяжелых труб, на которых всегда осаждается конденсат, они быстро ржавеют, забиваются внутри растворенными солями от испарения сточных вод, в том числе вызывают активную инкрустацию внутренних поверхностей труб, арматуры и быстро выходят из строя. Все это в целом ведет к удорожанию устройства, в частности при закрытых концах труб заглушками, и размещенных в закрытом помещении, т.е. в известном устройстве данной конструкции, перфорированные стальные трубы по форме своей расположения, не долговечны и малоэффективны в работе. Кроме того, система расположения и форма укладки газосборных перфорированных труб со сборным коллектором не позволяет устранить вышеперечисленные недостатки для достижения повышения надежности и эффективности работы для животноводческих стоков и сохранения в закрытых помещениях сохранения оборудования длительное время в рабочем состоянии.

Технический результат изобретения заключается в повышении надежности и эффективности работы устройства по улавливанию биогаза за счет устранения его распространения в атмосферу вокруг комплекса сточных вод.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для улавливания биогаза обезвреженных животноводческих стоков при аэробной подготовке бесподстилочного навоза, содержащее сборный коллектор, газасборные перфорированные трубы, конденсатосборник, расходомер, пробосборник, отключающее устройство, транспортирующий трубопровод, компрессионную станцию, сборный коллектор выполнен в виде сборного кольца, закрепленного под куполом сооружения аэротенка, а газосборные перфорированные кольца расположены внутри сборного коллектора в виде кольца, газосборные перфорированные кольца выполнены из пластмассового материала, при этом каждое газосборное перфорированное кольцо соединено между собой посредством патрубков, а крайнее из них газосборное перфорированное кольцо посредством патрубков соединено со сборным коллектором в виде кольца, причем газосборные перфорированные кольца расположены выше площади зеркала сточной воды в сооружении аэротенка в подкупольном его пространстве, и газообразные перфорированные кольца снабжены подвесными тросами, закрепленными в подкупольном пространстве сооружения аэротенка.

Кроме того, от кольца сборного коллектора в виде кольца отведена гибкая труба, уложенная выше поверхности земли, и закреплена к стойкам, свободный конец которой снабжен конденсатосборником, расходомером, запорным краном, транспортирующим трубопроводом и компрессорной станцией, соединяющая отсос из сборного коллектора в виде кольца, в который поступает биогаз из пакета газосборных перфорированных колец.

Кроме того, боковые просветы между вертикальными стойками сооружения аэротенка выполнены боковыми вертикальными стенками, изолирующими от внешних воздействий и сохранения объема биогаза в замкнутом подкупольном пространстве сооружения аэротенка.

Таким образом, средства аэрации в области очистки сточных вод были объектом различных разработок. В большинстве, если не во всех процессах, описанных здесь, применяются те или иные формы аэрации, поскольку для большинства существования микроорганизмов требуется кислород. Обычно эти средства аэрации представляют собой использование сжатого воздуха путем подачи его через какое-либо расположенное ниже жидкости отверстие в сооружении аэротенка. В результате образуется направленная вверх струя пузырьков, вызывающая общее циркулирующее движение сточных вод, проходящих очистку в биоаэрационном сооружении аэротенка, и на поверхности сточной воды образуется большая биомасса в виде пены, насыщенная биогазом (метаном), который поднимается вверх в подкупольное пространство сооружения аэротенка. Таким образом, создается в сооружении аэротенка постоянная циркуляция аэрированных и смешенных сточных вод с постоянной циркуляцией сквозь биопленку (пену).

Применение в подкупольном пространстве сооружения аэротенка для сбора биогаза газосборными перфорированными кольцами, выполненными из пластмассового материала и соединенными между собой патрубками, далее связанными со сборным коллектором, выполненным в виде жесткого кольца, обеспечивает более высокую надежность защиты воздействия на них конденсата, содержащего при выделении биогаз из сточных вод при обезвреживании последних, по сравнению с устройством по прототипу. Результатом этого также является продление срока службы очистной установки, в которой применено изобретение и в случае, если необходимо очистить или заменить газосборные перфорированные кольца, то установку их можно легко и быстро демонтировать по сравнению с прототипом, а соответственно уменьшается простой очистных сооружений. При этом улавливание биогаза в подкупольном замкнутом пространстве сооружения аэротенка способствует снижению его распространения в атмосферу и также способствует снижению экологической и пожарной опасности комплекса по подготовке и обработке сточных вод от животных (свиноводческих), что и является новым техническим эффектом изобретения.

Устройство для улавливания биогаза обезвреженных животноводческих стоков при аэробной подготовке бесподстилочного навоза поясняется чертежами.

На фиг. 1 схематически представлен общий вид устройства сверху; на фиг. 2 представлен поперечный разрез устройства; на фиг. 3 представлен узел А, схема подключения кольцевого сборного коллектора.

Устройство содержит сооружение аэротенка 1 для заполнения его сточной водой, стойки 2, между которыми свободное боковое пространство облицовано защитными вертикальными плитами (не показано) и куполом 3. Подкупольное пространство купола 3 сооружения аэротенка 1, закрытое со всех сторон, образует замкнутое пространство в виде камеры сооружения аэротенка для увеличения производительности улавливания биогаза в верхнем подкупольном его пространстве, в котором закрепляют газосборные перфорированные кольца 4 с круглыми отверстиями, кольца 4 выполнены из пластмассового материала. Скрепление каждого по отдельности кольца 4 между собой осуществляют с помощью жестких патрубков 5, и кольца 4 закрепляют посредством тросов 6 к поперечной балке 7 в подкупольном его пространстве. При этом газосборные перфорированные кольца 4 в подкупольном пространстве подвешивают над площадью зеркала сточной воды на высоте, обеспечивающей улавливание биогаза в верхней зоне его поднятия, уменьшая его распространения по периметру замкнутого сооружения аэротенки, тем самым биомасса большим своим объемом улавливается и отводится кольцами 4, выполненными из пластмассового материала, в сборный коллектор, выполненный в виде сборного кольца. Поскольку усилие веса таких сборных перфорированных колец 4 непосредственно поддерживается с тросами 6, которые закреплены к балке 7 (по сравнению с металлическими), вследствие этого, крепление их сохраняет устойчивость положения относительно соединения колец 4 между собой посредством патрубков 5 и 8, далее сборным коллектором, выполненным в виде жесткого кольца 9, который закреплен в подкупольном пространстве купола 3 к стойкам 2 по периметру верха сооружения аэротенка 1. От кольца 9 сборного коллектора неперфорированная гибкая труба 10 выводится из подкупольного пространства сооружения аэротенка 1 выше поверхности земли и крепится к стойкам 11, снабжается кондесатосборником 12, расходомером 13, запорным краном 14 и транспортирующим трубопроводом 15, сообщается через компрессорную станцию 16 (отсоса в виде вакуум-насоса) с когенератором 17. Неперфорированная гибкая труба 10 имеет отвод 18 для подачи сжатого газа к промышленным потребителям.

Количество газосборных перфорированных колец 4 составляет более двух для улавливания биогаза, и количество их выбирают, исходя из объема улавливаемого биогаза в подкупольном пространстве купола 3 и от площади зеркала сточной воды в камере сооружения аэротенка. Путем отсоса биогаз собирается в жестком кольце 9 сборного коллектора компрессорной станцией 16, который образуется в процессе брожения сточной воды. Диаметры и расстояния между отверстиями в газосборных перфорированных кольцах 4, выполненных из полиэтиленового материала, рассчитываются по известным формулам гидравлики, а круглые отверстия газосборных перфорированных колец 4 легко просверливают обычными инструментами.

Улавливание биогаза обезвреженных животноводческих стоков при аэробной подготовке бесподстилочного навоза осуществляется следующим образом.

В сооружении аэротенка 1 происходит щелочное (метановое) брожение, далее образуется углекислота и метан. Распад сбраживаемых веществ происходит до определенного предела, и сбраживание осадков в виде активного ила в аэротенке зависит от режима сбраживания дозы и влажности загруженного осадка.

Выход биогаза при сбраживании происходит в подкупольное пространство купола 3 сооружения аэротенки 1. Газосборные перфорированные кольца 4 в виде их комплекта, выполнены из полиэтиленового материала и связаны между собой посредством патрубков 5. В центре подкупольного пространства купола 3 выше площади зеркала стоков в аэротенке 1 подвешивают газосборные перфорированные кольца 4 с помощью тросов 6 к поперечной балке 7. Далее соединяют крайнее из колец 4 посредством патрубков 8 с жестким кольцом 9 сборного коллектора, закрепленного к верхним частям стоек 2, поддерживающих купол 3 над площадью зеркала сооружения аэротенка 1. Высоту расположения и крепления пакета газосборных, перфорированных колец 4 из полиэтиленового материала можно регулировать с помощью натяжения тросов 6 к поперечной балке 7 по отношению их расположения к закрепленному к жесткому кольцу 9 сборного коллектора над поверхностью сточной воды. Это определяется возможностью поднятия вверх биогаза в подкупольное пространство купола 3 с таким расчетом, чтобы улавливание биогаза было возможно оптимально. После окончания установки всех элементов конструкции производят вакуумирование с помощью компрессорной станции 16 (или вакуум-насосом) для его дальнейшего использования.

Внутри газосборных перфорированных колец 4 происходит всасывание биогаза через их отверстия. Биогаз поступает в жесткие патрубки 5, далее через патрубки 8 поступает с большим объемом его в жесткое кольцо 9 сборного коллектора и выводится в неперфорированную гибкую трубу 10 из подкупольного пространства сооружения аэротенка 1, далее в транспортирующий трубопровод 15, компрессорную станцию 16 в когенератор 17. Часть влаги, поступившая вместе с биогазом в кольца 4, собирается в неперфорированную гибкую трубу 10 и удаляется через специальное отверстие в нижней части гибкой трубы 10 в кондесатосборник 12, откуда периодически удаляется.

Обезвреживание биогаза осуществляется в когенераторе 17, где происходит преобразование энергии сжимаемого биогаза в электрическую и тепловую с последующей доставкой их потребителю, кроме того, часть улавливаемого биогаза отводится в сжатом состоянии для снабжения близлежащих промышленных потребителей или для обслуживания комплекса животноводческого объекта.

После истечения заданного времени сточные воды освобождают из сооружения аэротенка 1 и технологический цикл подачи стоков продолжают накапливать в иловых площадках, дальше направляют в пруды-накопители и окончательно обезвреженные стоки подаются на земледельческие поля орошения (ЗПО) к дождевальным машинам или другим средствам полива.

После окончания освобождения сооружения аэротенка 1 от стоков вновь их заполняют новым объемом сточных вод, и процесс брожения продолжается известным технологическим повторяющимся циклом до выделения из них биогаза, его улавливания и подачи потребителям. Такое конструктивное решение устройства позволяет вписываться в любую конфигурацию замкнутого подкупольного пространства сооружения аэротенка, повышает надежность и быстродействие разборки или сборки газосборных перфорированных колец, выполненных из пластмассового материала, отсутствует их коррозия и засорение отверстий, а также самих колец. При соблюдении требований к известным технологическим процессам обеззараживания сточных вод (животноводческих) в аэротенках с последующим выделением из них биогаза и улавливание в подкупольном пространстве сооружения аэротехнка, предлагаемое устройство за счет улучшенной конструкции и своевременного улавливания (отвода) летучего биогаза, образующего при обработке с подачей сжатого воздуха в активный ил, а также подачи тепла для жизнедеятельности микроорганизмов, обеспечивает процесс активного аэробного щелочного брожения сточных вод, содержащих сбраживаемые органические вещества, избыточных активных илов, а также их смеси, т.е. происходит расщепление сложных органических веществ (жиров, углеводов, белков) на более простые соединения с образованием органических кислот, а затем разрушение этих кислот с образованием углекислоты и метана. Весь технологический процесс разделяется на фазы в виде аэробные, а далее - метаноформирующие бактерии. Распад сбраживаемых веществ происходит до определенного предела (весь технологический процесс здесь не показан).

Следует отметить, что животноводческие предприятия являются потенциальными источниками загрязнения окружающей среды биогенными и органическими веществами, а также микроорганизмами и другими веществами, содержащимися в навозе.

Предотвратить ущерб от загрязнения окружающей среды навозом можно путем применения оптимальных технологий его переработки и рационального использования предлагаемой конструкции устройства по улавливанию биогаза, а далее уже использования питательных веществ из оставшихся и отработанных иловых остатков в качестве обезвреженного полученного органического удобрения для повышения урожайности сельхозкультур.

Таким образом, повышается надежность сооружений аэротенков, в которых создается извлечение и улавливание биогаза в подкупольное пространство его. При этом в целом сооружение аэротенка должно быть закрытым помещением, должно отсутствовать промерзание стенок в холодный период времени. Это позволяет улучшить условия эксплуатации сооружения аэротенка круглогодично и создать надлежащие санитарно-гигиенические условия в зоне его работы. Имеется возможность управлять интенсивностью улавливания летучего биогаза над площадью зеркала сточных вод в аэротенке, извлеченный биогаз можно использовать потребителями и обеспечить защиту окружающей среды от загрязнений.

1. Устройство для улавливания биогаза обезвреженных животноводческих стоков при аэробной подготовке бесподстилочного навоза, содержащее сборный коллектор, газосборные перфорированные трубы, кондесатосборник, пробосборник, отключающее устройство, транспортирующий трубопровод, компрессорную станцию, отличающееся тем, что сборный коллектор выполнен в виде сборного кольца под куполом сооружения аэротенка, а газосборные перфорированные кольца расположены внутри сборного коллектора в виде кольца, газосборные перфорированные кольца выполнены из пластмассового материала, при этом каждое газосборное перфорированное кольцо соединено между собой посредством патрубков, а крайнее из них газосборное перфорированное кольцо посредством патрубков соединено со сборным коллектором в виде кольца, причем газосборные перфорированные кольца расположены выше площади зеркала сточной воды в сооружении аэротенка в подкупольном его пространстве и газосборные перфорированные кольца снабжены подвесными тросами, закрепленными в подкупольном пространстве сооружения аэротенка.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что от сборного коллектора в виде кольца отведена гибкая труба, уложенная выше поверхности земли, и закреплена к стойкам, свободный конец которой снабжен конденсатосборником, расходомером, запорным краном, транспортирующим трубопроводом и компрессорной станцией, соединяющая отсос из сборного коллектора в виде кольца, в которое поступает биогаз из пакета газосборных перфорированных колец.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что боковые просветы между вертикальными стойками сооружения аэротенка выполнены боковыми вертикальными стенками, изолирующими от внешних воздействий и для сохранения объема биогаза в замкнутом подкупольном пространстве сооружения аэротенка.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к способам определения потерь воды на фильтрацию из оросительных каналов гидромелиоративных систем.

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к устройствам гашения потока воды для открытых каналов. Способ заключается в формировании гидравлической структуры потока ниже по течению непосредственно между боковыми стенками канала и образовании переходного участка регулятора в виде поворотных щитков со сжатием потока по центру канала.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, преимущественно к подготовке сточных вод в орошаемом земледелии для полива и удобрений растений, в водоохранных мероприятиях, распределению сточных вод и животноводческих стоков в системе дождевания из распределительных трубопроводов на земледельческие поля орошения (ЗПО).

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к сооружениям для соединения бурных потоков в каналах. Сопрягающее сооружение состоит из подводящего 1 и отводящего 2 каналов, между которыми выполнена донная галерея 3, разделенная на две неравные части, с отделяющей вертикальной поперечной стенкой 6.

Изобретение относится к области мелиоративных систем и сооружений и может быть использовано при осуществлении водозабора для нужд орошения земель из горных и предгорных участков рек, которые характеризуются высокими скоростями течения воды и наличием большого количества взвешенных и донных наносов.

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к способам для определения потерь воды на фильтрацию из оросительных каналов гидромелиоративных систем.

Система лиманного орошения размещена в замкнутом понижении рельефа местности, включает ряд земляных водоудерживающих валов (дамб) с водопропускными регулирующими сооружениями, разделяющих общую территорию системы на отдельные ярусы, и источник подачи воды.

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к устройствам для отбора воды из каналов с большим уклоном. Водовыпуск включает подводящий канал 1, откуда вода поступает в водоприемную прорезь, а наносы движутся вдоль виброрешетки 4 и сбрасываются в транзитный канал 3.

Изобретение относится к области гидротехники, а конкретно к образованию водного потока и управлению им с помощью труб для приведения в действие гидротурбин, устройства водопроводных систем, а также к защите насыпных плотин от размыва.

Изобретение относится к области гидротехники, а именно к подготовке сточных вод в орошаемом земледелии для полива и удобрения растений. Биологический стабилизационный пруд-накопитель включает замкнутую водозаборную акваторию водоема в виде пруда-накопителя 1, имеющего водоподводящую трубу 2 с питаемым коллектором 21, и водораспределительное устройство на входе отводящего трубопровода 4.

Изобретение относится к переработке бесподстилочного навоза с содержанием твердой фазы 6-10% в газообразный энергоноситель - биогаз с энергосодержанием не менее 20 МДж/м3, обеззараженные стабилизированные продукты - жидкий обогащенный азотом сток - эффлюент с содержанием аммиачного азота не менее 500 мг/л, и твердую фракцию с повышенным содержанием гумусообразующих веществ (лигнина, гемицеллюлозы), азота и фосфора - биошлама.

Группа изобретений относится к области биохимии. Предложена биогазовая установка и способ переработки органических отходов.

Изобретение относится к области энергетики. Биоотходы подают в узел сортировки 10, где их разделяют в зависимости от возможности анаэробного разложения.

Изобретение относится к области химических, физических, физико-химических и биологических процессов, реализуемых в аппаратах с аэрацией и перемешиванием жидкой среды, а именно процессов синтеза различных биологических продуктов, в частности процессов микробиологического синтеза с использованием метанокисляющих микроорганизмов, и может быть использовано в микробиологической, нефтехимической промышленностях, а также для получения протеинсодержащих кормов, пищевых и медицинских препаратов.

Метантенк // 2572417
Изобретение относится к устройствам для анаэробного сбраживания осадков сточных вод и может быть использовано на станциях очистки городских, производственных и сельскохозяйственных сточных вод.

Изобретение относится к области получения биогаза. Предложена биогазовая установка.

Изобретение может быть использовано для устранения отходов и шламов, образующихся при очистке сточных вод. Для осуществления способа проводят кислотный окислительный гидролиз поступающих отходов при pH от 0,1 до 5,0 и при температуре от 35°C до 100°C путем введения в массу молекулярного кислорода и/или органического или неорганического пероксидного окисляющего агента (загрузки); проводят щелочной окислительный гидролиз полученной массы, выходящей из кислотного окислительного гидролиза, при pH от 8,0 до 12,0 и при температуре от 40°C до 100°C путем введения молекулярного кислорода и/или органического или неорганического пероксидного окисляющего агента; затем проводят химическое кондиционирование массы, выходящей из щелочного окислительного гидролиза, путем добавления кислотного реагента.

Изобретение относится к области переработки органического сырья. Предложен способ получения биометана.

Двухступенчатый беспрерывнодействующий подземный генератор биоводорода включает биогенератор, установленный в земле, заполненный до определенного уровня биомассой, газоотводную трубу и трубу отвода остаточной биопульпы.

Изобретение относится к области устройств, предназначенных для получения биогаза из сточных вод от животноводческих хозяйств и жизнедеятельности людей. Задача изобретения - превращение работоспособной периодически действующей с ручной загрузкой-выгрузкой биогенераторной установки для получения биогаза низкого давления в промышленную непрерывно действующую установку по производству биогаза высокого давления (5-6 МПа) путем размещения биореактора в Землю на глубину порядка 1200 м, что обеспечит оптимальные температурные условия реакций анаэробного преобразования биомассы, создаст условия для самотечной загрузки биореактора жидкой биомассой и эрлифтной выгрузки биогаза и остаточной биопульпы.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к способам и устройствам для внесения измельченных органических и растворенных минеральных удобрений в корнеобитаемый слой почвы.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и более конкретно предназначено к устройствам обезвреженных животноводческих стоков при биологической очистке на индустриальных очистных сооружениях для улавливания биогаза и его дальнейшего использования. Устройство для улавливания биогаза обезвреженных животноводческих стоков при аэробной подготовке бесподстилочного навоза содержит аэротенк 1 для заполнения его сточной водой. Стойки сооружения аэротенка 1 выполнены вертикальными для поддержания купола, а боковые пространства между стойками облицованы защитными боковыми вертикальными плитами. В верхней части подкупольного пространства купола закрепляют пакет газосборных перфорированных колец 4, выполненных из полиэтиленового материала. Кольца 4 между собой соединяют жесткими патрубками 5 и посредством тросов закрепляют к поперечной балке в подкупольном пространстве купола над площадью зеркала сточной воды в сооружении аэротенка 1. Сборный коллектор выполнен в виде жесткого кольца 9, закреплен по периметру стоек в подкупольном пространстве купола, и связан посредством патрубков 8 с газосборными перфорированными кольцами 4. От сборного коллектора в виде кольца 9 отведена неперфорированная гибкая труба 10 выше поверхности земли и закреплена на стойках. Гибкая труба 10 снабжена конденсатосборником, расходомером, запорным краном и транспортирующим трубопроводом 15, сообщается через компрессорную станцию 16 с когенератором 17. Неперфорированная гибкая труба 10 имеет отвод 18 сжатого газа. Использование изобретения позволит повысить надежность и эффективность работы устройства по улавливанию и сбору биогаза в верхних слоях атмосферы в закрытом сооружении аэротека при уменьшении материалоемкости и упрощении его монтажа. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх