CS219918B2 - Facility for fermentation of the zootechnical liquid materials - Google Patents

Description

Vynález se týká fermentoru nebo reaktoru pro zootechnické tekuté materiály, zejména pro tekuté materiály hovězího a prasečího původu. Za účelem získávání spalitelných plynů a hnojivých kalů a snížení znečištění okolí, к němuž dochází jejich použitím, se zootechnické tekuté materiály podrobují anaerobní fermentaci ve fermotorech nebo reaktorech, kde se takovéto tekuté materiály udržují po předem určenou dobu při kontrolovaných teplotách a za míchání.

Míchání tekutých materiálů ve fermentorech nebo reaktorech plní funkci pohybu celé masy tekutých materiálů s cílem přivést jednotlivé částice do styku s mikrobiální flórou a umožnit odplynění této masy, tj. usnadnit uvolnňování plynů (obsahujích většinou plynný methan) tvořících se během fermetace. Takové míchání fermentované tekuté masy by mělo být tudíž dokonalé a přesné, nemůže však být prudké nebo takové, že by rušilo fermentační cyklus zpomalením nebo úplným zastavením.

Kromě toho je třeba vzít v úvahu, že zootechnické tekuté materiály jsou husté a hnojivé kaly mají sklon se rozdělovat; nakonec se ve fermentoru nebo reaktoru vytvářejí vrstvy materiálu o různé specifické hmotnosti, čemuž je třeba co nejvíce zabraňovat, aby z výše uvedených důvodů nedocházelo к nesprávnému směšování.

Pro směšování fermentovaného tekutého materiálu byl učiněn pokus používat obvyklá lopatková míchadla, avšak výsledky byly zklamáním; tekutý materiál mohl být uržován v podstatě homogenní a přesně smíšený jenom při tak prudkém míchání, kdy však dochází к poškození nebo narušení jeho fermentace.

Cílem vynálezu je vyvinout fermentor nebo reaktor, zejména pro fermentaci zootechnických tekutých materiálů, který je opatřen prostředky pro přesné směšování tekuté hmoty; zatímco se tato pomalu míchá, uvádějí se všechny částice tekutého materiálu do styku s mikrobiální flórou, aniž se poruší fermentační cyklus a umožňuje se optimální odplynování hmoty.

Dalším cílem vynálezu je fermentor nebo reaktor výše uvedeného typu, který má jednoduchou konstrukci a nízký náklad na výrobu i činnost.

Těchto a dalších cílů se dosahuje pomocí fermentoru nebo reaktoru, ve kterém je upravena alespoň jedna, v podstatě vertikální trubice nebo potrubí, kde jsou vytvořena okénka nebo otvory rozmístěné po délce uvedené trubice nebo potrubí, přičemž uvnitř takovéto trubice nebo potrubí je umístěn Archimédův šroub a napojen na otáčky poháněcího motoru.

Pro snadnější pochopení konstrukce a vlastností fermentoru nebo reaktoru podle vynálezu je dále popsáno výhodné provedení na příkladě s pólu s výkresy, kterými se ovšem rozsah vynálezu nikterak neomezuje.

Obr. 1 je schematický axiální průřez fermentoru nebo reaktoru a obr. 2 je schematický pohled shora na Archimédův šroub, zahrnující směšování a míchání tekutého materiálu obsaženého ve fermentoru nebo v reaktoru.

Odkazuje se nejprve na obr. 1, na kterém je znázorněn fermentor nebo reaktor pro zootechnický tekutý materiál, který obsahuje nádobu nebo kontejner 1 opatřený otvorem 2 pro přívod tekutého materiálu, otvor 3 pro odstraňování hnojivých kalů a cirkulační otvory atd., které nejsou nakresleny na výkrese z důvodu zjednodušení. Tekutý materiál ve fermentoru nebo reaktoru dosahuje hladinu znázorněnou čerchovanou čárou L.

Ve fermentoru nebo reaktoru je koaxiálně umístěna trubice nebo potrubí 4, ve kterých je vytvořeno několik skupin okének nebo otvorů (každá skupina obsahuje tři různá okénka nebo otvory, které jsou stejné a vzájemně stejně umístěný), jak je znázorněno vztahovými značkami 5, 6, 7 a 8. Jak je vidět z výkresu, okénka nebo otvory 5 jsou větší a delší než ostatní, a okénka nebo otvory 8 jsou umístněny právě výše, než kam dosahuje hladina tekutého materiálu L ve fermentoru nebo reaktoru. Z výkresu lze rovněž vidět, že skupiny okének nebo otvorů 5, 6, 7 a 8 jsou v podstatě umístěny stéjně daleko od sebe a zejména lze vidět, že vzdálenost umístění oddělující jednu skupinu okének nebo otvorů od sousední, činí asi Ví délky uvedené trubice nebo potrubí 4.

V této trubici nebo potrubí 4 je Archimédův šroub, který je znázorněn samostatně na obr. 2.

Archimédův šroub má poněkud zvláštní konstrukci. Na jeho dolní části (znázorněno jako úsek А—· В spojený svorkou) z válcovité části 9 vyčnívají radiálně čtyři lopatky o sklonu asi 10 až 15° vzhledem ke svislé rovině; jsou následovány (úsek В—C) pásmem, kde Archimédův šroub má čtyři šroubovice 11 (tj. čtyři spirály obklopující uvedenou část 9J; potom (úsek C—D) je šroub vytvořen ze dvou šroubovíc 12 (tj. dvě strany vytvořené bočními spirálami obklopujícími část 9); konečně třeba dodat, že v úseku D—E nevyčnívá z části 9 žádné šroubovice.

Zatímco lopatky 10 jsou omezeny na dolní části uvedeného Archimédova šroubu, je třeba zdůraznit, že separační pásmo (pásmo C) šroubovic 11 od šroubovic 12 je umístěno v uvedených okénkách nebo otvorech 5, zatímco šroubovice 12 dosahuje к okénkům nebo к otvorům 8. Je třeba dále zdůraznit, že Archimédův šroub je připojen na poháněči motor (není nakreslen) a že průměr trubice nebo potrubí 4 je menší než průměr fermentoru nebo kontejneru 1.

Tak například bylo shledáno, že fermentor nebo reaktor pro zootechnické tekuté materiály by mohl mít následující vlastnosti:

nádobu nebo kontejner 1 o průměru 6,5 m, celkovou výšku 12 m; trubici nebo potrubí 4 o průměru 0,5 m a výšky asi 12 m; okénka nebo otvory 5 o délce 1 m a šířce 0,2 m; o^kén^ka nebo otvor^{y 6} a 7 o ^délce ^0,75 m a šířce 0,18 m; okénka nebo otvory 8 o délce a šířce 0,30 m; lopatky 10 Archimédova šrouM dosahuprn axi^áln^ě rozpětí ²⁰ cm^; délku úseku B—C Archimédova šroubu 1,3 metru, kde spirály šroubovic 11 jsou čtyřlopatkového typu; a délku úseku C—D 7,8 m, kde šroubovice Archimédova šroubu jsou dvoulopatkového typu.

Během fermentace tekutého materiálu (která může trvat 10 . až 20 dní, při teplotě mezi 30 až 40 °C, s výhodou při teplotě 35 °C), se Archimédův šroub otáčí rychlostí 30 až 120 otáček za minutu, s výhodou 70 otáček za minutu. Tekutý materiál ve fermentoru nebo reaktoru je velmi hustý a - má sHon mít nejv^{ětší h}ustoto na dn^ě nádo^by nebo kontejneru 1. Lopatky 10 plní- funkci odškrabování materiálu ode dna trubice nebo potrubí 4; velice důležitá je však charakteristika rozdílu v počtu závitů šroubovic 11 · a 12 Archimédova šroubu v úsecích B—C a C—D.

V dolní části. nádoby nebo kontejneru 1 je tekutý materiál velice hustý a čtyři závity šroubovic 11 jsou tvořeny tak, aby jím prudce míchaly. Kdyby měl Arcimédův šroub čtyři závity i v sekci C—D, ve které je materiál méně hustý, způsoboval by příliš prudké a - rychlé míchání tekutého materiálu, včetně fermentace. To je důvodem, proč Archimédův šroub má v sekci šroubovic C—D 12 jenom dva závity. Když se Archimédův šroub otáčí, čtyři závity šroubovic 11 se o^táčej^{í p}rudce a ^po^hybup hustším materiálem při vyšší rychlosti, zatímco dva závity šroubovic 12 pohybují pomaleji vyšší vrstvou tekutého materiálu.

Tekutý materiál odebíraný lopatkami 11 a v souladu s tím dvěma šroubovicemi 11 na dně trubice nebo potrubí 4, se uvádí do ^rychtého- po^hybu a ^do v^ět^šího průtoku trubicí či potrubím 4; protože množství teku^tého materiáhi je v^ět^ší ne^ž množsto^ ^které je dopravováno šroubovicemi 12, jež mají jenom dva závity, je nadbytečný podíl tekutého materiáto v^ytlačov^án okénk^y nebo otvory 5 trubice či potrubí 4. Je skutečností, že nejhustší podíl tekutého materiálu na dolní části nebo dně reaktoru cirkuluje od dolního konce trubice nebo potrubí 4, přičemž se pohybuje uvedenou trubicí a je většinou vytlačován u dolní části nebo u spodku okének 5.

Šroubovice ¹² ArcMm^ova ^šrou^bu ^působí sání tekutého materiálu na horní části okének 5, 6, 7 a vytlačování tekutého materiáté z téubme ⁴ nⁱž^šímⁱ ok^ének 6 a 8. Archimédův šroub tak vytváří v objemu tekutého materiálu nebo v mase reaktoru turbulenci, která je dostatečně bouřřivá, aby přiváděla částice tekutého materiá^lu ^do st^yku s mikrobem flórou av^šak dostatečně pomalá, aby nenarušila fermentaci, při čemž současně dovoluje vývoj spalitelných plynů [ponejvíce methanu], které se vytvářejí při fermentaci. Provedené pokusy pro^zaty že opttm&ní výsledk^y pri fermentaci zootechnických tekutých materiálů jsou dosažitelné jenom tehdy, když takové tekuté materiály se míchájí pomocí Archimédova šroubu tak, jek je - popsáno.

Je ztojmé že Archum^ův ^šrou^b místo postupných úseků šroubovic o různém počtu závitů může mít i konstantní počet závitů, ale o r^ůzn^ém zátozu, ^tj. s kratéta zářezem na dolním konci Archimédova šroubu než na jeho vyšším úseku.

Claims (7)

1. Zařízení pro fermentaci zootechnických kapalných materiálů, vyznačující se tím, že sestává z nádoby (1) opatřené alespoň jedním otvorem (2) pro přivádění kapalného materiálu a z alespoň jednoho otvoru (3) pro o^dv^áděm v^yfermentovan^ého materⁱá^lu^, přičemž v nádobě (1) je umístěna alespoň jedna vertikální trubice (4) s řadou okének (^{5, 6}, 7 rozmísténýc^h po její délce, a uvnitř této trubice (4) je koaxiálně zasunut ^Arc^him^édův ^šrou^b (^{9, 11, k}terý je otočný koiem své v^lasto^í . osy pomocí pohán^ěcího- ústrojí.

2. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že Archimédův šroub (9, 11, 12] má ve své dolní části šroubovice o menší rozteCk .ne^ž je rozteč ^šrou^bovic v jeho horm části.

3. ^Zařízem ^po^dle ^bo^du 2, vyznačující se tím, že rozdíl v rozteči je vytvořen použitím šroubovic o větším počtu závitů v dolní části

Archimédova šroubu, než je tomu v jeho části horní.

4. Zařízení podle bodů 1 až 3, vyznačující se tím, že radiální lopatka (10), vyčnívající z dolního konce Archimédova šroubu má nepatrný sklon vzhledem k vertikále.

5. Zařízení podle bodů 1 až 4, vyznačující se tím, že okénka (5, 6, 7, 8] jsou rozmístěna ve skupinách oddělených od sebe podél osy trubice (4).

⁶. Ziarizern ^podté ^bo^du ⁵, vyznačující se ^^, že ve verUkáhn trutarn (⁴) jsou v^ytvo^řen^y čtyři skupiny okének, přičemž každá skupina okének obsahuje tři okénka stejná a stejně umístěná vzhledem k ostatním okénkům.

⁷. Ziarizern ^po^dle bodů 5 a ⁶, vyznafotfrn se tím, že vzdálenost oddělující jednu skupinu okének od sousední skupiny -okének činí Ví délky trubice (4).