UA135483U - INSTALLATION FOR BIOGAS FROM FAT-CONTAINING WASTE - Google Patents

Abstract

Установка для отримання біогазу з жировмісної сировини складається з реактора для зброджування, в якому розташована мішалка та інертні волокнисті носії, на яких іммобілізована асоціація мікроорганізмів; системи обігріву; системи збору біогазу та системи керування. Інертні волокнисті носії з асоціацією мікроорганізмів розташовано шарами паралельно до днища реактора, між якими розташовано лопаті мішалки.The plant for obtaining biogas from fat-containing raw materials consists of a fermentation reactor, which houses a stirrer and inert fibrous carriers, on which the association of microorganisms is immobilized; heating systems; biogas collection systems and control systems. Inert fibrous carriers with the association of microorganisms are arranged in layers parallel to the bottom of the reactor, between which are the stirrer blades.

Description

Корисна модель стосується біотехнологічної анаеробної переробки жировмісних відходів.A useful model concerns the biotechnological anaerobic processing of fat-containing waste.

Установка може бути застосована для отримання біогазу в процесі анаеробної переробки жировмісної сировини (відходів шкіряної та харчової промисловості та сільського господарства).The installation can be used to obtain biogas in the process of anaerobic processing of fat-containing raw materials (waste from the leather and food industry and agriculture).

Відома "Біогазова установка" (Патент України на корисну модель Мо 12179), що містить резервуар з вхідним і вихідним патрубками, газовий ковпак, який можливо вертикально переміщувати та обертати, і в якому розташовано люки з встановленими під ними шахтами, знизу в яких розташовані плавучі проникні контейнери з розвинутою поверхнею для іммобілізації мікроорганізмів.The well-known "Biogas plant" (Ukrainian utility model patent Mo 12179), which contains a tank with inlet and outlet nozzles, a gas cap that can be vertically moved and rotated, and in which there are hatches with shafts installed under them, below which are floating permeable containers with a developed surface for immobilization of microorganisms.

Недоліком такої установки для твердих відходів є відсутність дієвої системи перемішування та рівномірного підігріву в різних шахтах та в реакторі в цілому.The disadvantage of such an installation for solid waste is the lack of an effective mixing system and uniform heating in different mines and in the reactor as a whole.

Відома "Біогазова установка" (деклараційний патент України на винахід Мо 51209 А), що має резервуар з вхідним і вихідним патрубками, пристрій підігрівання у вигляді змійовика, газовий циліндричний ковпак із закріпленою на внутрішній стінці мішалкою з лопатями, які виконані у вигляді радіально-вертикальних решіток перемінної щільності, зі збільшенням розміру щілин до верху решіток і з закріпленим на їх нижній частині іммобілізатором мікроорганізмів.The well-known "Biogas plant" (declaratory patent of Ukraine for the invention Mo 51209 A), which has a tank with inlet and outlet nozzles, a heating device in the form of a coil, a gas cylindrical cap with a stirrer attached to the inner wall with blades, which are made in the form of radial-vertical lattices of variable density, with an increase in the size of the slits to the top of the lattices and with an immobilizer of microorganisms fixed on their lower part.

Недоліком такої установки є те, що інертний носій для іммобілізації мікроорганізмів розташовано тільки в нижній частині метантенку, що не є доцільним при використанні жировмісних відходів, які мають густину нижче, ніж середовище, в якому відбувається процес зброджування, що знизить швидкість та ступінь перетворення жировмісної сировини. Також розташування лопатей мішалки у вигляді решітки, в якій до верху реактора збільшується розмір її отворів, не є рішенням, яке сприятиме перетворенню та рівномірному розподілу (перемішуванню) жирових відходів.The disadvantage of such an installation is that the inert carrier for the immobilization of microorganisms is located only in the lower part of the methane tank, which is not appropriate when using fat-containing waste, which has a density lower than the environment in which the fermentation process takes place, which will reduce the speed and degree of conversion of fat-containing raw materials . Also, the arrangement of the stirrer blades in the form of a grid, in which the size of its holes increases towards the top of the reactor, is not a solution that will contribute to the transformation and uniform distribution (mixing) of fatty waste.

Найближчим аналогом до заявленої корисної моделі є "Анаеробна система зброджування і метод" (Апаегобіс дідевіег зубіїет апа теїпод, Раїепі Мо 05 6254775В1), який складається з вертикального реактора з матрицею інертного волокнистого носія всередині, яка утворена з панелей, що розташовані вертикально, і на якій іммобілізовані мікроорганізми. Для введення розведеної суміші твердих органічних субстратів у верхній частині реактора над матрицею міститься отвір, патрубок для виходу біогазу у верхній частині реактора, і вихід на дні реактора для вилучення рідкої та залишкової твердої фракції. Перемішування середовища здійснюєтьсяThe closest analogue to the claimed utility model is "Anaerobic Fermentation System and Method" (Apaegobis didevieg zubiiet apa teipod, Raiepi Mo 05 6254775В1), which consists of a vertical reactor with a matrix of inert fibrous media inside, which is formed from panels arranged vertically and on which immobilized microorganisms. For the introduction of a diluted mixture of solid organic substrates in the upper part of the reactor above the matrix there is a hole, a nozzle for the output of biogas in the upper part of the reactor, and an outlet at the bottom of the reactor for the extraction of liquid and residual solid fraction. Mixing of the environment is carried out

Зо за рахунок барботування утвореним біогазом.Due to the bubbling of the formed biogas.

Недоліком даного способу є вертикальне розташування пристрою, на якому прикріплюються мікроорганізми, що дозволяє жировим відходам підійматись до верху реактора і, відповідно, перешкоджає рівномірному розподілу сировини по всьому об'єму. Також застосування біогазу для перемішування частинок жиру, які плавають на поверхні, не дає можливості досягти рівномірного розподілу сировини всередині реактора.The disadvantage of this method is the vertical arrangement of the device on which the microorganisms are attached, which allows fatty waste to rise to the top of the reactor and, accordingly, prevents the uniform distribution of raw materials throughout the volume. Also, the use of biogas for mixing the fat particles floating on the surface does not make it possible to achieve a uniform distribution of raw materials inside the reactor.

В основу корисної моделі поставлено задачу підвищити ефективність переробки жировмісної сировини у біогаз за рахунок забезпечення рівномірного розподілу жировмісної сировини по об'єму реактора та інтенсифікації її переробки, що досягається поперечним розташуванням інертних волокнистих носіїв шарами по висоті реактора та лопатей мішалки між ними.The useful model is based on the task of increasing the efficiency of processing fat-containing raw materials into biogas by ensuring the uniform distribution of fat-containing raw materials throughout the volume of the reactor and intensifying its processing, which is achieved by the transverse arrangement of inert fibrous media in layers along the height of the reactor and the stirrer blades between them.

Поставлена задача вирішується тим, що установка містить реактор, в якому розташовано інертний носій з асоціацією мікроорганізмів, лопатеву мішалку для перемішування середовища; газгольдер мокрого типу - для збору та фіксації кількості біогазу. Новим є те, що інертні волокнисті носії з асоціацією мікроорганізмів розташовано шарами паралельно до днища реактора для запобігання накопиченню жирової фракції на поверхні середовища; лопаті мішалки розташовані між шарами інертних волокнистих носіїв.The task is solved by the fact that the installation contains a reactor in which an inert medium with an association of microorganisms is located, a paddle mixer for mixing the medium; wet type gas holder - for collecting and fixing the amount of biogas. What is new is that inert fibrous carriers with an association of microorganisms are arranged in layers parallel to the bottom of the reactor to prevent the accumulation of the fat fraction on the surface of the medium; stirrer blades are located between layers of inert fibrous media.

Заявлена установка для отримання біогазу з жировмісної сировини забезпечує рівномірний розподіл сировини в об'ємі реактора. Жировмісна сировина має меншу густину, ніж середовище, в якому вона знаходиться, що призводить до її скупчення на поверхні розподілу фаз і улоеможливлює її переробку. За рахунок поперечного розташування інертних волокнистих носіїв по висоті установки усувається винесення сировини на поверхню середовища і утворення кірки, що дає змогу інтенсифікувати процес переробки сировини і підвищити вихід біогазу. За рахунок розташування лопатей мішалки між шарами інертних волокнистих носіїв при перемішуванні забезпечується рівномірне надходження живильних речовин до мікроорганізмів та виходу біогазу з реактора, що забезпечує інтенсифікацію процесу утилізації жировмісної сировини.The proposed installation for obtaining biogas from fat-containing raw materials ensures uniform distribution of raw materials in the volume of the reactor. Fat-containing raw materials have a lower density than the environment in which they are located, which leads to their accumulation on the surface of the phase distribution and makes it possible to process them. Due to the transverse arrangement of inert fibrous carriers along the height of the installation, the removal of raw materials to the surface of the environment and the formation of a crust is eliminated, which makes it possible to intensify the process of processing raw materials and increase the yield of biogas. Due to the location of the stirrer blades between the layers of inert fibrous media during mixing, the uniform supply of nutrients to the microorganisms and the exit of biogas from the reactor is ensured, which ensures the intensification of the process of utilization of fat-containing raw materials.

На Фіг. 1-3 представлена загальна схема запропонованої установки для отримання біогазу з жировмісної сировини та розміщення інертного волокнистого носія.In Fig. 1-3 presents the general scheme of the proposed installation for obtaining biogas from fat-containing raw materials and placing an inert fibrous carrier.

Установка для отримання біогазу з жировмісної сировини складається з реактора 13 для бо метанового зброджування, усередині якого на кріпленнях 16 розміщено шарами інертні волокнисті носії 12, на яких іммобілізовано асоціацію мікроорганізмів. Всередині реактора знаходиться мішалка 10, яка працює від приводу 4, між лопатями якої знаходяться шари з інертним волокнистим носієм 12. У верхній частині ємності реактора знаходиться ущільнення 9 для запобігання втратам біогазу з системи реактора. Реактор має сорочку для підігріву 11, що забезпечує рівномірний розподіл температури усередині реактора. Температура в реакторі підтримується за рахунок елемента підігріву 15 та регулюється від пульта 5. Біогаз, що утворюється в реакторі, через вихід 7 по трубопроводу З надходить до системи збору біогазу 2, відвід біогазу з системи на очищення, зневоднення та спалювання для отримання тепла або електроенергії проводиться через кран 1. Попередньо подрібнені жировмісні відходи подаються через отвір 8, який розташовано на кришці реактора. Для початкового розподілення сировини по всьому об'єму реактора шари інертних волокнистих носіїв містять отвори 17 (Фіг. 2), через які сировина проходить до нижньої частини реактора. На нижньому шару інертного волокнистого носія отвори відсутні (Фіг. 3). Для рівномірного розподілу сировини її завантаження проводять при працюючий мішалці на низьких обертах, які регулюються елементом управління 6.The installation for obtaining biogas from fat-containing raw materials consists of a reactor 13 for bo methane fermentation, inside which, on fasteners 16, inert fibrous carriers 12 are placed in layers, on which an association of microorganisms is immobilized. Inside the reactor there is a stirrer 10, which works from a drive 4, between the blades of which there are layers with an inert fibrous carrier 12. In the upper part of the reactor container, there is a seal 9 to prevent the loss of biogas from the reactor system. The reactor has a jacket for heating 11, which ensures uniform temperature distribution inside the reactor. The temperature in the reactor is maintained at the expense of the heating element 15 and is regulated from the remote control 5. The biogas generated in the reactor flows through outlet 7 through pipeline Z to the biogas collection system 2, the biogas discharge from the system for purification, dehydration and combustion to obtain heat or electricity is carried out through tap 1. Pre-crushed fat-containing waste is fed through hole 8, which is located on the lid of the reactor. For the initial distribution of raw materials throughout the volume of the reactor, the layers of inert fibrous media contain holes 17 (Fig. 2), through which the raw materials pass to the lower part of the reactor. There are no holes on the bottom layer of the inert fibrous carrier (Fig. 3). For uniform distribution of raw materials, loading is carried out with the mixer running at low speeds, which are regulated by the control element 6.

Зброджений субстрат видаляється з реактора через трубопровід у днищі реактора, на якому встановлено кран 14.Fermented substrate is removed from the reactor through a pipeline in the bottom of the reactor, on which a tap 14 is installed.

Установка для отримання біогазу з жировмісної сировини працює наступним чином.The installation for obtaining biogas from fat-containing raw materials works as follows.

Попередньо подрібнену жировмісну сировину (мездру, жир зі шкур, шкірки) завантажують в реактор при працюючий мішалці. Сировина через проміжки у інертних волокнистих носіях рівномірно розподіляється по всьому об'єму реактора. На інертних волокнистих носіях міститься попередньо сформована асоціація мікроорганізмів, за допомогою якої відбувається деструкція високомолекулярних речовин та утворення біогазу. Для рівномірного розподілу сировини в об'ємі реактора та температури здійснюється постійне перемішування зі швидкістю 60-100 об/хв. Також перемішування сприяє відокремленню бульбашок біогазу від поверхні субстрату та виходу його на поверхню робочого середовища. Температура в реакторі підтримується постійною в межах 40:х2 "С. Біогаз, що утворився, надходить до системи збору, і надходить на очищення, зневоднення та спалювання для отримання тепла або електроенергії. Зброджена біомаса відводиться з реактора через трубопровід в днищі реактора. Після зневоднення тверда фракція поступає на сушіння для отримання біодобрива, а рідка фракція повертається уPre-crushed fat-containing raw materials (mezdra, fat from hides, skins) are loaded into the reactor while the mixer is running. The raw material is evenly distributed throughout the entire volume of the reactor through the gaps in the inert fibrous media. The inert fibrous carriers contain a pre-formed association of microorganisms, with the help of which the destruction of high molecular weight substances and the formation of biogas takes place. For uniform distribution of raw materials in the reactor volume and temperature, constant stirring is carried out at a speed of 60-100 rpm. Also, mixing promotes the separation of biogas bubbles from the surface of the substrate and its release to the surface of the working environment. The temperature in the reactor is kept constant within 40:x2 "C. The biogas produced enters the collection system, and enters for purification, dehydration and combustion to obtain heat or electricity. The fermented biomass is removed from the reactor through a pipe in the bottom of the reactor. After dehydration the solid fraction is sent for drying to obtain biofertilizer, and the liquid fraction is returned to

Зо реактор або використовується як рідке органічне добриво.From the reactor or used as a liquid organic fertilizer.

Перевага запропонованого пристрою полягає в тому, що система розташування інертних волокнистих носіїв дозволяє запобігти спливанню жировмісної сировини та утворенню кірки на поверхні. Іммобілізація мікроорганізмів на інертних волокнистих носіях дозволяє інтенсифікувати і процес перетворення жировмісної сировини за рахунок збільшення кількості мікроорганізмів, що беруть участь у її утилізації. Розташування лопатей мішалки між шарами інертних волокнистих носіїв дозволяє рівномірно по об'єму розподіляти сировину, що призводить до більш повної її утилізації без зниження швидкості процесу утворення біогазу.The advantage of the proposed device is that the arrangement system of inert fibrous media allows to prevent the floating of fat-containing raw materials and the formation of a crust on the surface. Immobilization of microorganisms on inert fibrous media allows to intensify the process of transformation of fat-containing raw materials due to the increase in the number of microorganisms participating in its utilization. The location of the stirrer blades between the layers of inert fibrous media allows the raw materials to be evenly distributed by volume, which leads to more complete utilization without reducing the speed of the biogas formation process.

Таке розташування лопатей при перемішуванні забезпечує максимальний контакт сировини з мікроорганізмами, іммобілізованими на інертному волокнистому носії, та приводить до збільшення виробництва біогазу. Ефективність перетворення жировмісної сировини за таких умов збільшується в 2 рази відносно стандартної технології.This arrangement of the blades during mixing ensures maximum contact of raw materials with microorganisms immobilized on an inert fibrous carrier and leads to an increase in biogas production. The efficiency of conversion of fat-containing raw materials under such conditions increases by 2 times compared to standard technology.

Claims (1)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІUSEFUL MODEL FORMULA 45 Установка для отримання біогазу з жировмісної сировини, що складається з реактора для зброджування, в якому розташована мішалка та інертні волокнисті носії, на яких іммобілізована асоціація мікроорганізмів; системи обігріву; системи збору біогазу та системи керування, яка відрізняється тим, що інертні волокнисті носії з асоціацією мікроорганізмів розташовано шарами паралельно до днища реактора, між якими розташовано лопаті мішалки.45 Installation for obtaining biogas from fat-containing raw materials, consisting of a fermentation reactor in which there is a stirrer and inert fibrous media on which an association of microorganisms is immobilized; heating systems; biogas collection system and control system, which is distinguished by the fact that inert fibrous media with an association of microorganisms are arranged in layers parallel to the bottom of the reactor, between which stirrer blades are located.