RU105624U1 - COMBINED BIOREACTOR - Google Patents

Abstract

1. Комбинированный биореактор, содержащий корпус с перегородками, образующими камеры подачи кислого, щелочного, нейтрального и метанового брожения, патрубки загрузки и выгрузки сред, систему подогрева, привод с перемешивающим устройством, отличающийся тем, что перемешивающее устройство представляет собой двухступенчатый шнек, шнек подачи и шнек уплотнения, на валу которого после каждой ступени шнека закреплены ножи в паре с неподвижными перфорированными ножами с образованием зон крупного и мелкого измельчения. ! 2. Комбинированный биореактор по п.1, отличающийся тем, что шнек уплотнения выполнен коническим и установлен в коническом корпусе в зоне мелкого измельчения. !3. Комбинированный биореактор по п.1, отличающийся тем, что в камере кислого брожения на валу закреплены перемешивающие лопасти. ! 4. Комбинированный биореактор по п.1, отличающийся тем, что в камере нейтрального брожения установлен смеситель в виде лопастей, закрепленных на валу, который вместе с валом камеры подачи смеси связан через редуктор с общим приводом. ! 5. Комбинированный биореактор по п.1, отличающийся тем, что патрубок загрузки имеет поршень. 1. A combined bioreactor comprising a housing with partitions forming acid, alkaline, neutral and methane fermentation chambers, media loading and unloading pipes, a heating system, a drive with a mixing device, characterized in that the mixing device is a two-stage screw, feed screw and a sealing auger, on the shaft of which, after each stage of the auger, knives are fixed together with stationary perforated knives with the formation of coarse and fine grinding zones. ! 2. The combined bioreactor according to claim 1, characterized in that the sealing screw is made conical and installed in a conical body in the zone of fine grinding. ! 3. The combined bioreactor according to claim 1, characterized in that mixing blades are fixed on the shaft in the acidic fermentation chamber. ! 4. The combined bioreactor according to claim 1, characterized in that in the neutral fermentation chamber a mixer is installed in the form of blades mounted on a shaft, which, together with the shaft of the mixture supply chamber, is connected through a gearbox to a common drive. ! 5. The combined bioreactor according to claim 1, characterized in that the loading nozzle has a piston.

Description

Полезная модель относится к области переработки органических бытовых и производственных отходов путем анаэробного сбраживания и может быть использовано на предприятиях пищевой промышленности.The utility model relates to the field of processing of organic household and industrial waste by anaerobic digestion and can be used in food industry enterprises.

Известны устройства переработки органических отходов в специальных аппаратах, метатенках, в которых происходит анаэробное сбраживание органического отхода (А.С.Тимонин "Инженерно экологический справочник". Т.3. Калуга, изд. Н.Бочкаревой, 2003 - 1024 с, рис.3.11, стр.697) - [1]. Основным недостатком подобных конструкций является необходимость предварительного измельчения органических отходов перед подачей в реактор - метатенк.Known devices for processing organic waste in special apparatuses, meta tanks, in which anaerobic digestion of organic waste takes place (A.S. Timonin "Engineering Environmental Handbook." Vol.3. Kaluga, published by N. Bochkareva, 2003 - 1024 s, Fig. 3.11 , p.697) - [1]. The main disadvantage of such structures is the need for preliminary grinding of organic waste before feeding it into the metatank reactor.

Известен бытовой метатенк (патент №2098481, С12М 1/00, опубл. 10.12.1997) - [2], содержащий корпус с перегородками камер кислого, нейтрального, щелочного, метанового брожения, размещенное между патрубками загрузки и выгрузки сред перемешивающее устройство, включающее приводной вал с лопастями и теплообменное устройство термостатирования процесса брожения. Теплообменное устройство выполнено в виде концентрично установленных вне корпуса внешней и внутренней труб, причем внешняя выполнена с расширительным сосудом в верхней части и ее внутренняя полость сообщена с погружным водяным нагревателем, размещенным во внутренней полости корпуса метатенка, а внутренняя труба снабжена сеткой, под которой размещена горелка, сообщенная с патрубком отвода биогаза из газовой полости метатенка через гидравлический затвор, а над сеткой размещена засыпка из железных стружек, причем вверху внутренняя труба сообщена с атмосферой помещения, в котором установлен метатенк. Данное устройство принято за прототип.Known household metaten (patent No. 2098481, С12М 1/00, publ. 10.12.1997) - [2], comprising a housing with baffles of acidic, neutral, alkaline, methane fermentation chambers, a mixing device, including a drive a shaft with blades and a heat exchanger thermostating the fermentation process. The heat exchanger is made in the form of an outer and inner pipe concentrically mounted outside the housing, the outer one being made with an expansion vessel in the upper part and its inner cavity is in communication with a submersible water heater located in the inner cavity of the metatheon housing, and the inner pipe is equipped with a grid under which the burner is placed communicated with the branch pipe of biogas removal from the gas cavity of the metathenk through a hydraulic shutter, and a filler from iron shavings is placed above the grid, with the inner pipes at the top and communicated with the atmosphere of the room in which the meta-tank is installed. This device is taken as a prototype.

Недостатки прототипа следующие: измельчение органических отходов в перемешивающем устройстве происходит некачественно, т.к. только незначительная часть веществ попадает в зазор между выступами и лопастями, а основная часть только вращается между лопастями, не измельчаясь. Вследствие этого, перфорированное днище быстро забивается, и органические отходы перестают попадать в зоны брожения. Для возобновления процесса в реакторе необходимо периодически очищать перфорированное днище, кроме того, для обеспечения перемешивания смеси в растворе его необходимо периодически вручную встряхивать.The disadvantages of the prototype are as follows: grinding of organic waste in a mixing device is of poor quality, because only an insignificant part of the substances falls into the gap between the protrusions and the blades, and the main part only rotates between the blades without crushing. As a result, the perforated bottom quickly clogs and organic waste ceases to enter the fermentation zone. To resume the process in the reactor, it is necessary to periodically clean the perforated bottom, in addition, to ensure mixing of the mixture in the solution, it must be periodically manually shaken.

Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель - повышение эффективности работы реактора и обеспечение непрерывности процесса.The technical result, which is achieved by the claimed utility model is to increase the efficiency of the reactor and ensure the continuity of the process.

Технический результат достигается тем, что в комбинированном биореакторе, содержащем корпус с перегородками, образующими камеры подачи, кислого, щелочного, нейтрального и метанового брожения, патрубки загрузки и выгрузки сред, систему подогрева, привод с перемешивающим устройством, новым является то, что перемешивающее устройство представляет собой двухступенчатый шнек, шнек подачи и шнек уплотнения, на валу которого после каждой ступени шнека закреплены ножи в паре с неподвижными перфорированными дисками с образованием зон крупного и мелкого измельчения.The technical result is achieved by the fact that in a combined bioreactor containing a casing with baffles forming feed chambers of acid, alkaline, neutral and methane fermentation, media loading and unloading pipes, a heating system, a drive with a mixing device, the new is that the mixing device represents a two-stage screw, feed screw and seal screw, on the shaft of which, after each step of the screw, knives are fixed together with stationary perforated disks with the formation of large zones fine grinding.

В комбинированном биореакторе шнек уплотнения выполнен коническим и установлен в коническом корпусе в зоне мелкого измельчения.In the combined bioreactor, the auger is made conical and installed in a conical body in the fine grinding zone.

В зоне камеры кислого брожения на валу закреплены перемешивающие лопасти.In the area of the acid fermentation chamber, mixing blades are fixed on the shaft.

В камере нейтрального брожения установлено перемешивающее устройство в виде лопастей, закрепленных на валу, который вместе с валом камеры подачи смеси связан через редуктор с общим приводом.A mixing device is installed in the neutral fermentation chamber in the form of blades mounted on a shaft, which, together with the shaft of the mixture supply chamber, is connected through a gearbox to a common drive.

Патрубок загрузки имеет поршень.The loading nozzle has a piston.

Сущность заявляемой полезной модели поясняется на чертеже, гдеThe essence of the claimed utility model is illustrated in the drawing, where

1 - корпус, 2 - неподвижный нож мелкого измельчения, 3 - подвижный нож мелкого измельчения, 4 - конический корпус камеры уплотнения, 5 - шнек уплотнения, 6 - вал камеры подачи смеси, 7 - неподвижный нож крупного измельчения, 8 - подвижный нож крупного измельчения, 9 - шнек подачи смеси, 10 - патрубок загрузки, 11 - поршень, 12 - крышка патрубка загрузки, 13 - привод вращения, 14 - система шестерен (редуктор), 15 - вал камеры нейтрального брожения, 16 - крышка корпуса, 17 - патрубок отвода биогаза, 18 - гидрозатвор, 19 - патрубок раздачи биогаза потребителю, 20 - нагревательный блок, 21 - лопасти смесителя камеры нейтрального брожения, 22 - патрубок выгрузки, 23 - перегородки камер, 24 - нагреватель камер, 25 - лопасти камеры кислого брожения, 26 - камера подачи смеси, 27 - камера кислого брожения, 28 - камера нейтрального брожения, 29 - камера щелочного брожения, 30 - камера метанового брожения.1 - housing, 2 - fixed fine chopping knife, 3 - movable fine chopping knife, 4 - conical seal chamber body, 5 - sealing screw, 6 - mixture feed shaft, 7 - fixed chopping knife, 8 - large chopping knife , 9 - a mixture feed screw, 10 - a loading nozzle, 11 - a piston, 12 - a loading nozzle cover, 13 - a rotation drive, 14 - a gear system (gearbox), 15 - a neutral fermentation chamber shaft, 16 - a housing cover, 17 - a nozzle cover biogas removal, 18 - water trap, 19 - biogas distribution pipe to the consumer, 20 - heating block, 21 - blades of the mixer of the chamber of neutral fermentation, 22 - discharge pipe, 23 - partitions of the chambers, 24 - heater of chambers, 25 - blades of the chamber of acidic fermentation, 26 - chamber of supply of the mixture, 27 - chamber of acidic fermentation, 28 - chamber of neutral fermentation, 29 — alkaline fermentation chamber; 30 — methane fermentation chamber.

Комбинированный биореактор представляет собой корпус 1 с перегородками камер 23, которые образуют камеру подачи смеси 26, камеру кислого брожения 27, камеру нейтрального брожения 28, камеру щелочного брожения 29 и камеру метанового брожения 30. Камера подачи 26 оборудована патрубком загрузки 10 с крышкой 12, в котором установлен поршень 11, имеющий возможность перемещения по патрубку загрузки 10.The combined bioreactor is a housing 1 with partition walls of the chambers 23, which form the mixture supply chamber 26, acid fermentation chamber 27, neutral fermentation chamber 28, alkaline fermentation chamber 29 and methane fermentation chamber 30. The feed chamber 26 is equipped with a loading nozzle 10 with a cover 12, in which has a piston 11 having the ability to move along the nozzle of the load 10.

Камера подачи смеси 26 имеет две зоны - зону подачи смеси со шнеком подачи 9 и зону уплотнения смеси со шнеком уплотнения смеси 5, расположенными на одном валу 6. На этом же валу 6 в зоне камеры кислого брожения 27 закреплены лопасти 25.The mixture supply chamber 26 has two zones — a mixture supply zone with a feed screw 9 and a mixture seal zone with a mixture seal screw 5 located on one shaft 6. On the same shaft 6, blades 25 are fixed on the acid fermentation chamber 27.

На валу 6 в зоне подачи смеси после шнека 9 установлен подвижный нож крупного измельчения 8 в паре с неподвижным ножом крупного измельчения 7, а в зоне уплотнения смеси после конического шнека 5 установлен подвижный нож мелкого измельчения 3 в паре с неподвижным ножом мелкого измельчения 2.On the shaft 6 in the mixture supply zone after the screw 9, a large coarse chopping knife 8 is installed paired with a fixed coarse chopping knife 7, and in the mixture compaction zone after the conical screw 5, a small coarse chopping knife 3 is installed paired with a stationary fine chopping knife 2.

В камере нейтрально брожения 28 имеется смеситель в виде лопастей 21, закрепленных на валу 15, который проходит через камеры щелочного брожения 29 и метанового брожения 30. Валы 6 и 15 соединены через редуктор 14 с общим приводом 13. В верхней части камеры метанового брожения 30 имеется патрубок отвода биогаза 17, соединенный с гидрозатвором 18, в котором находится патрубок раздачи биогаза потребителям 19. Вне корпуса 1 имеется нагревательный блок 20, с которым соединен нагреватель камер 24. В нижней части корпуса имеется патрубок выгрузки 22.In the chamber of neutral fermentation 28 there is a mixer in the form of blades 21 mounted on the shaft 15, which passes through the chamber of alkaline fermentation 29 and methane fermentation 30. The shafts 6 and 15 are connected through a gearbox 14 with a common drive 13. In the upper part of the methane fermentation chamber 30 there is a biogas outlet pipe 17 connected to a water lock 18, in which there is a biogas distribution pipe to consumers 19. Outside of the casing 1, there is a heating unit 20 with which a chamber heater 24 is connected. At the bottom of the casing there is a discharge pipe 22.

Заявляемая полезная модель работает следующим образом.The inventive utility model works as follows.

В корпус 1 через патрубок загрузки 10 при снятой крышке 12 с поршнем 11 загружаются органические отходы, которые попадают в камеру подачи смеси 26 до полного его заполнения, после чего крышка 12 с поршнем 11 закрывается. При вращении вала 6 камеры подачи смеси от привода 13 начинает вращаться шнек подачи смеси 9, который подает смесь в пространство между подвижным 8 и неподвижным 7 ножами крупного измельчения. Измельченная смесь попадает в зону уплотнения, где перемещается шнеком уплотнения 5 в пространство между подвижным 3 и неподвижным 2 ножами мелкого измельчения. После мелкого измельчения смесь попадает последовательно в камеру кислого брожения 27, нейтрального брожения 28, щелочного брожения 29 и метанового брожения 30. В камерах кислого брожения 27 и нейтрального брожения 28 имеются лопасти 25 и 21, обеспечивающие перемешивание смеси и приводимые во вращение от привода 13 через редуктор 14. Выделяющийся биогаз отводится через патрубок отвода 17 и через гидрозатвор 18, и от патрубка 19 поступает потребителю. Для поддержания необходимой температуры в нижней части корпуса в зоне камер кислого 27 и нейтрального 28 брожения установлен нагреватель камер 24, питающийся теплоносителем от нагревательного блока 20. Отработанную сбродившую массу отводят через патрубок 22.Organic waste is loaded into the housing 1 through the loading nozzle 10 with the cover 12 with the piston 11 removed, which enter the mixture supply chamber 26 until it is completely filled, after which the cover 12 with the piston 11 closes. When the shaft 6 of the mixture feed chamber rotates from the drive 13, the mixture feed screw 9 starts to rotate, which feeds the mixture into the space between the movable 8 and fixed 7 coarse grinding knives. The crushed mixture enters the compaction zone, where it is moved by the compaction screw 5 into the space between the movable 3 and the stationary 2 fine-grinding knives. After fine grinding, the mixture enters sequentially into the chamber of acidic fermentation 27, neutral fermentation 28, alkaline fermentation 29 and methane fermentation 30. In the chambers of acidic fermentation 27 and neutral fermentation 28 there are blades 25 and 21, which provide mixing of the mixture and rotated from the drive 13 through reducer 14. The released biogas is discharged through the branch pipe 17 and through the water seal 18, and from the pipe 19 is supplied to the consumer. To maintain the required temperature in the lower part of the housing in the area of acid chambers 27 and neutral fermentation 28, a chamber heater 24 is installed, which is supplied with heat carrier from the heating unit 20. The spent fermented mass is discharged through the pipe 22.

Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет повысить эффективность работы биореактора и обеспечить непрерывность процесса и удобство в эксплуатации.Thus, the proposed utility model allows to increase the efficiency of the bioreactor and ensure the continuity of the process and ease of operation.

Claims (5)

1. Комбинированный биореактор, содержащий корпус с перегородками, образующими камеры подачи кислого, щелочного, нейтрального и метанового брожения, патрубки загрузки и выгрузки сред, систему подогрева, привод с перемешивающим устройством, отличающийся тем, что перемешивающее устройство представляет собой двухступенчатый шнек, шнек подачи и шнек уплотнения, на валу которого после каждой ступени шнека закреплены ножи в паре с неподвижными перфорированными ножами с образованием зон крупного и мелкого измельчения.1. A combined bioreactor comprising a housing with partitions forming acid, alkaline, neutral and methane fermentation chambers, media loading and unloading pipes, a heating system, a drive with a mixing device, characterized in that the mixing device is a two-stage screw, feed screw and a sealing auger, on the shaft of which, after each stage of the auger, knives are fixed together with stationary perforated knives with the formation of coarse and fine grinding zones. 2. Комбинированный биореактор по п.1, отличающийся тем, что шнек уплотнения выполнен коническим и установлен в коническом корпусе в зоне мелкого измельчения.2. The combined bioreactor according to claim 1, characterized in that the sealing screw is made conical and installed in a conical body in the zone of fine grinding. 3. Комбинированный биореактор по п.1, отличающийся тем, что в камере кислого брожения на валу закреплены перемешивающие лопасти.3. The combined bioreactor according to claim 1, characterized in that mixing blades are fixed on the shaft in the acidic fermentation chamber. 4. Комбинированный биореактор по п.1, отличающийся тем, что в камере нейтрального брожения установлен смеситель в виде лопастей, закрепленных на валу, который вместе с валом камеры подачи смеси связан через редуктор с общим приводом.4. The combined bioreactor according to claim 1, characterized in that in the neutral fermentation chamber a mixer is installed in the form of blades mounted on a shaft, which, together with the shaft of the mixture supply chamber, is connected through a gearbox to a common drive. 5. Комбинированный биореактор по п.1, отличающийся тем, что патрубок загрузки имеет поршень.

5. The combined bioreactor according to claim 1, characterized in that the loading nozzle has a piston.