RU220962U1 - Биореактор с активной системой перемещения сбраживаемой массы - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к сельскому хозяйству и может быть использована в птицеводстве и животноводстве, в частности к устройствам для получения биогаза из помета или навозной массы. Биогазовая установка содержит узел подготовки сырья для измельчения, увлажнения и нормализации кислотности исходного сырья. Подготовленное сырье подается в биореактор, оснащенный устройствами подогревания и перемешивания перерабатываемого субстрата. Биогаз, получаемый в реакторе, проходит через систему подготовки газа к теплогенерации и блок теплогенерации. Дигестат, образующийся в результате анаэробного сбраживания, откачивается насосной установкой. Осадок, скапливающийся в нижней части реактора, направляется в обезвоживатель. Отличительная особенность биореактора - наличие трубопровода откачивания дигестата; сифонных трубопроводов; нагнетающих патрубков биогаза для пневматического взмучивания; системы фланцев отвода осадка; цилиндрической стенки, разделяющей секции психрофильного и мезофильного брожения с отверстиями в верхней части. Конструкция биореактора с активной системой перемещения сбраживаемой массы способствует предотвращению заиливания периферийной зоны реактора, что повышает эффективность работы оборудования.

Description

Полезная модель относится к сельскому хозяйству и может быть использована при утилизации отходов животноводческих хозяйств и птицефабрик, а также для получения биогаза. В предлагаемом устройстве поступающие на утилизацию отходы животноводства и птицеводства последовательно проходят психрофильную, мезофильную и термофильную зоны обработки. Перемещение обрабатываемого продукта между мезофильной и термофильной зонами осуществляется с использованием сифонного трубопровода и применением пневматического перемешивания, что способствует предотвращению заиливания периферийной зоны установки.

Известна биогазовая установка [1], включающая биореактор, содержащий три концентрично расположенные цилиндрические секции, наружную – для проведения мезофильной стадии анаэробного сбраживания, среднюю – для промежуточной стадии сбраживания, центральную – для термофильной стадии анаэробного сбраживания, а также трубопровод подачи исходной биомассы в наружную секцию, трубопровод для отвода полученного удобрения из нижней части центральной секции, систему отбора биогаза из секций. Наружная и средняя секции сообщаются в нижней части, а средняя и центральная – в верхней. Центральная часть снабжена теплообменником для нагревания сбраживаемой массы, а наружная секция – перемешивающим устройством в виде крыльчатки.

Недостатком установки является неравномерность разогрева биомассы по всему объему биореактора и заиливание периферийной зоны установки.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому является биогазовая установка для анаэробного сбраживания органических отходов с получением органического удобрения и биогаза [2], содержащая не менее трех концентрично расположенных камер сбраживания: биореактор, работающий в термофильном режиме, соединенный, по принципу сообщающихся сосудов с реактором мезофильного и психрофильного режимов, соединенных по линии отбора биогаза с газгольдером, подводящими и отводящими трубопроводами, элементами регулирования и поддержания температуры, и кислотности в камерах брожения. Наружный и центральный реакторы содержат лопастные перемешивающие устройства.

Недостатком установки является отсутствие перемешивания субстрата в секции мезофильного брожения и заиливание установки в связи с тем, что, проблема отведения осадкаиз периферийных секций остается открытой. Для решения данной проблемы следует использовать систему сифонных трубопроводов, перекачивающих биомассу в центральную секцию реактора из нижней части периферийных секций. Обеспечение эффективной работы системы сифонов обеспечивается предварительным взмучиванием осадка путем барботирования ранее полученным биогазом, при этом происходит перемешивание субстрата в секции мезофильного брожения. При взмучивании мелкие частицы находятся в субстрате во взвешенном состоянии, а крупные оседают на дно. Отвод осаждающихся крупных частиц осуществляется через систему фланцев расположенных в нижней части секции мезофильного брожения.

Целью настоящей полезной модели является совершенствование многосекционной биогазовой установки исключающей заиливание периферийных секцийза счет применения предлагаемого технического решения.

Сущность предлагаемой установки поясняется фиг.1.

Биогазовая установка содержит узел подготовки сырья 1, в состав которого входит транспортер для подачи отходов животноводства и ёмкость для измельчения, увлажнения и нормализации кислотности исходного сырья. Подготовленное к анаэробному сбраживанию сырье насосной установкой подается в биореактор 2, оснащенный устройствами подогревания и перемешивания перерабатываемого субстрата. Биогаз получаемый в реакторе проходит через систему подготовки газа к теплогенерации 3, где производится его очистка от взвешенных частиц и сероводорода под повышенным давлением распределяется в биореактор 2 и блок теплогенерации 4. Дигестат, образующийся в результате анаэробного сбраживания биоразлагаемого сырья, откачивается из биореактора насосной установкой. Осадок, скапливающийся в нижней части реактора, направляется в обезвоживатель 5, в результате происходит осветление дигестата путем отделения твердой фракции. Схематически биореактор представлен на фиг. 2. Он состоит из секций психрофильного 6, мезофильного 8 и термофильного 9 брожения; трубопровода для откачивания дигестата 10; сифонных трубопроводов 11; патрубков для подачи исходного сырья 7, отвода биогаза 12, подачи биогаза 15 и отвода осадка 16; перемешивающих устройств 14. Цилиндрическая стенка, разделяющая секции психрофильного 6 и мезофильного 8 брожения, в верхней части имеет отверстия 13 для перемещения биогаза между секциями.

Заполнение биореактора проводится в соответствии со схемой приведенной на фиг. 3. Подготовленная для сбраживания масса поступает секцию психрофильного сбраживания, затем биомасса по принципу сообщающихся сосудов перемещается в секцию мезофильного сбраживания, заполнение секции термофильного брожения осуществляется с использованием сифонного трубопровода. При сбраживании биомассы тепловая энергия распределяется в реакторе от секции термофильного сбраживания с диапазоном температур 40…55°С, в секцию мезофильного сбраживания с диапазоном температур 25…40°С, а затем в секцию психрофильного сбраживания с диапазоном температур 8…25°С. Перемешивание в секции психрофильного сбраживания осуществляется при помощи мешалок частотой 1 раз в сутки час с продолжительностью 10 мин., и частотой вращения мешалок 24…33 мин^-1, а в секции мезофильного сбраживания перемешивание осуществляется с частотой 1 раз в 2 ч, методом барботирование биогазом (фиг. 4). Откачивание дигестата из биореактора осуществляется по центральному трубопроводу (фиг. 5), при снижении уровня субстрата в секции термофильного сбраживания в верхней части сифонного трубопровода снижается давление, в результате происходит перемещение субстрата из зоны мезофильного сбраживания в зону термофильного сбраживания. Для предотвращения забивания сифонного трубопровода осадком проводят его взмучивание путем предварительного барботирования. Однако при взмучивании крупные частицы плохо откачиваются сифонным трубопроводом и оседают на дно реактора, и периодически удаляются осадка из реактора патрубки для отвода осадка (фиг. 6).

Новой отличительной особенностью устройства, при работе которого реализуется указанная выше цель, является использование системы сифонных трубопроводов, перекачивающих взмученную методом барботирования биомассу в центральную секцию реактора из нижней части периферийных секций, что позволяет сделать вывод о том, что предлагаемое техническое решение обладает новизной и существенными отличиями.

Литература

1. Патент 2404240 Российская Федерация, МПК C12М1/107. Биогазовая установка: № 2404240/10; заявлено 02.03.2009; опубл. 20.11.2010 /С.В. Свалова, ФМ. Бурлакова, В.В. Касаткин, С. П. Игнатьев, И. В. Решетникова, М.В, Кошкин, В.С. Вохмин.; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА. - 12 с.: ил.

2. Патент 147889 Российская Федерация, МПК C12M1/00. Биогазовая установка с равномерным распределением СВЧ энергии: №147889; заявл. 11.04.2014; опубл. 20.11.2014 / Решетникова И.В., Батанов С.Д., Поспелова И.Г., Прокопьев А.В., Возмищев И.В.; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА. - 5 с. .: ил.

Claims (1)

1. Биореактор, содержащий концентрично расположенные цилиндрические секции психрофильного, мезофильного и термофильного брожения, устройства подогревания и перемешивания перерабатываемого субстрата, отличающийся тем, что дополнительно содержит сифонный трубопровод, трубопровод для откачивания дигестата, патрубки для подачи исходного сырья, отвода биогаза, подачи биогаза и отвода осадка, систему фланцев, при этом цилиндрическая стенка, разделяющая секции психрофильного и мезофильного брожения, в верхней части имеет отверстия для перемещения биогаза между секциями.