RU191407U1

RU191407U1 - Устройство для анаэробной переработки жидких органических отходов

Info

Publication number: RU191407U1
Application number: RU2019113124U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Александрович Ковалев; Андрей Александрович Ковалев; Юрий Александрович Собченко
Priority date: 2019-04-29
Filing date: 2019-04-29
Publication date: 2019-08-05

Abstract

РЕФЕРАТУСТРОЙСТВО ДЛЯ анаэробной переработки жидких ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВВ результате использования предлагаемой полезной модели появляется возможность повысить эффективность процесса анаэробной переработки органических отходов за счет тонкодисперсного измельчения, улучшающего реологические свойства субстрата и доступность питательных веществ для микроорганизмов, частичного гидролиза органических соединений, увеличивающего степень разложения органического вещества и соответственно выход целевого продукта – биогаза, внесения микрочастиц железа, позволяющего сократить периода запуска биореактора, увеличить скорость образования и конечный выход метана, обеспечить более полное разложение субстрата и снижение необходимого объема биореактора, повысить адаптивную способность микробного сообщества к неблагоприятным условиям (например, избыточное накопление летучих жирных кислот (ЛЖК) или Н, снижение рН), ускоренного нагрева субстрата в СВЧ поле до температуры процесса, обеспечивающего снижение температурных колебаний в реакторе и повышение стабильности процесса, за счет того, что микрочастицы железа вносят путем истирания рабочего органа аппарата вихревого слоя (стальные иглы), а ускорение нагрева субстрата в камере СВЧ нагрева происходит при утилизации отбросной теплоты от аппарата вихревого слоя.

Description

Объект – устройство

МПК С02F 11/04, С02F 3/30

УСТРОЙСТВО ДЛЯ анаэробной переработки жидких ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ

	Полезная модель относится к области утилизации концентрированных органических субстратов, пригодных к дальнейшему использованию в условиях производств – их источников или в смежных областях.
	Источниками таких субстратов могут быть предприятия агропромышленного комплекса – животноводческие и птицеводческие комплексы (бесподстилочный навоз, помет), перерабатывающие предприятия. При этом субстратами могут выступать осадки локальных очистных сооружений, последрожжевая барда. В жилищно-коммунальном хозяйстве такими субстратами являются избыточный активный ил, осадки городских очистных сооружений.
	К известным техническим решениям такого назначения следует отнести технологические схемы с анаэробными биореакторами-метантенками, широко применяющиеся на практике при обезвреживании осадков городских очистных сооружений (Яковлев С.В., Воронов Ю.В. «Водоотведение и очистка сточных вод», М., АСВ, 2004 г., с.466), бесподстилочного навоза и помета (Ковалев Н.Г., Глазков И.К. «Проектирование систем утилизации навоза на комплексах» М., ВО «Агропромиздат», 1989, с.104).
	Известна установка для переработки органического сырья, включающая систему подачи исходного сырья, анаэробный биореактор, нагреватель биомассы, систему отвода биогаза, систему удаления биомассы, систему управления технологическим процессом (патент РФ №2525897, МПК С02F 11/04, B09B 3/00, В01F 7/04, опубл. 20.08.2014, Бюл. №23). В систему подачи исходного сырья включен механизм, состоящий из приемной воронки, механизма измельчения, механизма перемешивания, системы подогрева. Система подогрева включает рабочие лопатки, установленные на двух полых валах, образующих две батареи с разным направлением вращения. Нагреватель биомассы выполнен в полых валах двух батарей посредством продольных сквозных отверстий с возможностью пропускания через них теплоносителя. Установка содержит устройство для очистки газа, для выработки электрической и тепловой энергии, а также сепаратор для разделения отработанной биомассы на твердую и жидкую фракции.
	Недостатком известной установки является длительность процесса предварительной обработки и высокие энергетические затраты.
	Известен способ очистки фракции навозного стока и сточной воды ЖКХ с использованием метанового брожения, осуществляемого биоценозом анаэробных бактерий с кавитационной обработкой жидкой фракции навоза или сточной воды (патент РФ №2513691, МПК С12Р 5/00, С02F 11/04, опубл. 20.04.2014, Бюл. №11).

Недостатком известного аппарата является высокие энергетические затраты на проведения процесса кавитационной обработки.

	Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство предварительной подготовки органических отходов к сбраживанию в метантенке, содержащее аппарат вихревого слоя и биореактор (Increasing the efficiency of organic waste conversion into biogas by mechanical pretreatment in an electromagnetic mill Litti, Y.; Kovalev, D.; Kovalev, A.; et al. Journal of Physics: Conference Series Volume: 1111 Year: 2018 DOI: 10.1088/1742-6596/1111/1/012013).
	Недостатком известного устройства, прототипа, является отсутствие предварительного нагрева субстрата перед подачей в метантенк, что приводит к температурным колебаниям внутри реактора и дестабилизирует процесс.
	Задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности процесса анаэробной переработки органических отходов.

В результате использования предлагаемой полезной модели появляется возможность повысить эффективность процесса анаэробной переработки органических отходов за счет тонкодисперсного измельчения, улучшающего реологические свойства субстрата и доступность питательных веществ для микроорганизмов, частичного гидролиза органических соединений, увеличивающего степень разложения органического вещества и соответственно выход целевого продукта – биогаза, внесения микрочастиц железа, позволяющего сократить периода запуска биореактора, увеличить скорость образования и конечный выход метана, обеспечить более полное разложение субстрата и снижение необходимого объема биореактора, повысить адаптивную способность микробного сообщества к неблагоприятным условиям (например, избыточное накопление летучих жирных кислот (ЛЖК) или Н₂, снижение рН), ускоренного нагрева субстрата в СВЧ поле до температуры процесса, обеспечивающего снижение температурных колебаний в реакторе и повышение стабильности процесса, за счет того, что микрочастицы железа вносят путем истирания рабочего органа аппарата вихревого слоя (стальные иглы), а ускорение нагрева субстрата в камере СВЧ нагрева происходит при утилизации отбросной теплоты от аппарата вихревого слоя.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в устройстве для анаэробной переработки жидких органических отходов, содержащем аппарат вихревого слоя и метантенк, согласно полезной модели, аппарат вихревого слоя дополнительно снабжен камерой СВЧ нагрева, снабженной теплообменником подогревателем и СВЧ излучателем, а аппарат вихревого слоя снабжен теплообменником охладителем, при этом выход камеры СВЧ нагрева гидравлически связан трубопроводом с входом реактора аппарата вихревого слоя через насос циркуляции субстрата и трехходовой клапан, образуя единый циркуляционный контур по субстрату, а теплообменник охладитель аппарата вихревого слоя соединен трубопроводом с теплообменником подогревателем камеры СВЧ нагрева через насос циркуляции теплоносителя, образуя циркуляционный контур по теплоносителю, при этом метантенк соединен с единым циркуляционным контуром по субстрату трубопроводом загрузки через трехходовой клапан, который управляется от датчика температуры, установленного на выходе камеры СВЧ нагрева.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена общая схема устройства для анаэробной переработки жидких органических отходов.

Устройство для анаэробной переработки жидких органических отходов содержит метантенк 1, приемную емкость 9 и аппарат вихревого слоя 8, включающий индуктор 16, реактор 7, теплообменник охладитель 5, насос циркуляции субстрата 10, трехходовой клапан 11, трубопровод циркуляции субстрата 13 и трубопровод загрузки метантенка 15. Аппарат вихревого 8 дополнительно снабжен камерой СВЧ нагрева 2, включающей СВЧ излучатель 3 и теплообменник подогреватель 4, датчик температуры 14, насос циркуляции теплоносителя 6 и трубопровод циркуляции теплоносителя 12.

Теплообменник охладитель 5 аппарата вихревого слоя 8 соединен трубопроводом 12 с теплообменником подогревателем 4 камеры СВЧ нагрева 2 через насос циркуляции теплоносителя 6, образуя циркуляционный контур по теплоносителю. Метантенк 1 соединен с единым циркуляционным контуром по субстрату трубопроводом загрузки 15 через трехходовой клапан 11. Датчик температуры 14 расположен на выходе из зоны СВЧ нагрева 2.

Работает предлагаемое устройство для анаэробной переработки жидких органических отходов следующим образом.

В приемную емкость 9 загружаются жидкие органические отходы в объеме суточной дозы загрузки метантенка 1, которые насосом циркуляции субстрата 10 по трубопроводу циркуляции субстрата 13 прокачиваются через реактор 7 аппарата вихревого слоя 8 и затем поступают в камеру СВЧ нагрева 2, при этом отходы подвергаются воздействию СВЧ излучения, создаваемого СВЧ излучателем 3, а также воздействию стальных игл в аппарате вихревого слоя 8, движущихся под действием вращающегося электромагнитного поля создаваемого индуктором 16. При работе индуктора 16 аппарата вихревого слоя 8 выделяется значительное количество теплоты, которая передается теплоносителю с помощью теплообменника охладителя 5, нагретый теплоноситель с помощью насоса циркуляции теплоносителя 6 по трубопроводу циркуляции теплоносителя 12 подается в теплообменник подогреватель 4 камеры СВЧ нагрева 2, ускоряя тем самым процесс нагрева субстрата до температуры процесса анаэробной переработки в метантенке 1 (до 55⁰С). По достижению субстратом температуры процесса, определяемой по датчику температуры 14, трехходовой клапан 11 переводится в положение загрузки метантенка 1 и подготовленный субстрат по трубопроводу загрузки 15 поступает в метантенк 1.

Claims

Устройство для анаэробной переработки жидких органических отходов, содержащая аппарат вихревого слоя и метантенк, отличающееся тем, что аппарат вихревого слоя дополнительно снабжен камерой СВЧ нагрева, снабженной теплообменником -подогревателем, СВЧ излучателем, индуктором и теплообменником - охладителем, при этом выход камеры СВЧ нагрева гидравлически связан трубопроводом с входом реактора аппарата вихревого слоя через насос циркуляции субстрата и трехходовой клапан, образуя единый циркуляционный контур по субстрату, а теплообменник - охладитель аппарата вихревого слоя соединен трубопроводом с теплообменником - подогревателем камеры СВЧ нагрева через насос циркуляции теплоносителя, образуя циркуляционный контур по теплоносителю, при этом метантенк соединен с единым циркуляционным контуром по субстрату трубопроводом загрузки через трехходовой клапан, который управляется от датчика температуры, установленного на выходе камеры СВЧ нагрева.