RU113913U1

RU113913U1 - BIOTECHNOLOGICAL COMPLEX FOR THE PROCESSING OF ORGANIC WASTE

Info

Publication number: RU113913U1
Application number: RU2011121418/13U
Authority: RU
Inventors: Николай Иванович Корнилов; Михаил Александрович Махотенко; Роман Александрович Кудинов
Priority date: 2011-05-30
Filing date: 2011-05-30
Publication date: 2012-03-10

Abstract

Биотехнологический комплекс по переработке органических отходов, содержащий приемную емкость, последовательно соединенные центрифугу для отделения включений, компостер, вихревой измельчитель, накопитель, метатенк, газгольдер, рабочий фильтр, когенератор, причем центрифуга для отделения включений соединена также с компостером, метатенк имеет выход на центрифугу для отделения жидкости, которая, в свою очередь, имеет выход на сушилку и выходную емкость, отличающийся тем, что в комплекс дополнительно введены блок предварительной обработки и криогенная установка, причем блок предварительной обработки расположен между приемной емкостью и центрифугой для отделения включений, а криогенная установка расположена между центрифугой для отделения жидкости и выходной емкостью. A biotechnological complex for the processing of organic waste, containing a receiving container, a centrifuge connected in series for separating inclusions, a composter, a vortex grinder, a storage, a metatenk, a gas holder, a working filter, a cogenerator, and the centrifuge for separating inclusions is also connected to a composter, the metatenk has an outlet to the centrifuge for liquid separation, which, in turn, has an outlet to the dryer and an outlet tank, characterized in that the complex additionally includes a pretreatment unit and a cryogenic unit, and the pretreatment unit is located between the receiving tank and the centrifuge for separating inclusions, and the cryogenic unit is located between the centrifuge for separating liquid and the outlet container.

Description

Полезная модель относится к области переработки органических отходов сельскохозяйственных животных и растениеводства в высокоэффективные органические удобрения, биогаз, тепловую и электрическую энергию в условиях животноводческих комплексов, а также индивидуальных и фермерских хозяйств.The utility model relates to the field of processing organic waste of farm animals and crop production into highly effective organic fertilizers, biogas, thermal and electric energy in livestock complexes, as well as individual and farms.

Известна установка для переработки отходов животноводства в удобрения (патент РФ на изобретение №2048722, опубл. 02.02.1993), содержащая усреднитель, соединенный посредством насоса с метантенком, узел разделения сброженной массы на фракции, устройство для обезвоживания твердой фракции и средство обеззараживания жидкой фракции, приспособление для нагрева отходов, газгольдер, насос, трубопроводы и необходимые входные и выходные патрубки. Установка снабжена фильтром очистки биогаза, кислотогенным реактором, который своим входным патрубком соединен с выходным патрубком отходов основного теплообменника, а выходным с упомянутым узлом разделения сброженной массы на фракции, а также дополнительным теплообменником и средством обеззараживания твердой фракции, при этом дополнительный теплообменник соединен с патрубком отвода жидкой фракции указанного узла разделения посредством насоса, а средство обеззараживания твердой фракции установлено на входе устройства для ее обезвоживания и выполнено в виде смесителя, сообщенного с бункером для негашеной извести.A known installation for processing livestock waste into fertilizers (RF patent for the invention No. 2048722, publ. 02.02.1993), containing a homogenizer connected by means of a pump with a digester, a unit for separating the fermented mass into fractions, a device for dewatering the solid fraction and a means for disinfecting the liquid fraction, a device for heating waste, a gas holder, a pump, pipelines and the necessary inlet and outlet pipes. The installation is equipped with a biogas purification filter, an acidogenic reactor, which is connected with an inlet to the outlet of the waste of the main heat exchanger, and to an outlet with the aforementioned unit for separating the fermented mass into fractions, as well as an additional heat exchanger and means for disinfecting the solid fraction, while an additional heat exchanger is connected to the outlet the liquid fraction of the specified separation unit by means of a pump, and the means for disinfecting the solid fraction is installed at the inlet of the device for its decontamination ozhivaniya and is designed as a mixer communicated with a tank for the quicklime.

Недостатком известной установки является недостаточный уровень ее эффективности вследствие невысокой степени использования получаемой собственной тепловой и электрической энергии, а также невозможности снижения уровня эмиссии парниковых газов и создания дополнительных источников кормовой базы животноводческого комплекса.A disadvantage of the known installation is the insufficient level of its efficiency due to the low degree of use of its own heat and electric energy, as well as the impossibility of reducing the level of greenhouse gas emissions and creating additional sources of feed for the livestock complex.

Также известна установка для анаэробного сбраживания органических отходов с получением биогаза (патент РФ на изобретение №2073360, опубл. 19.12.1994), содержащая не менее двух камер брожения, например, биореактор кислотогенной стадии брожения и метантенк, соединенных по линии отбора биогаза с газгольдером, подводящие и отводящие трубопроводы, элементы регулирования и поддержания температуры в камерах брожения, резервуары предварительной подготовки отходов и готовых удобрений, подводящие и отводящие трубопроводы. Установка снабжена энергетическим блоком для получения тепловой и электрической энергии, к входу по биогазу которого подключен выход газгольдера, элементы регулирования и поддержания температуры первой камеры брожения подключены с одной стороны к отводящему трубопроводу с метановой бражкой второй камеры брожения, а с другой - к резервуару готовых условно жидких удобрений, а указанные элементы второй камеры брожения подключены с одной стороны к входу по воде энергетического блока, а с другой - через потребитель тепла к его выходу по воде.Also known is an apparatus for anaerobic digestion of organic waste to produce biogas (RF patent for invention No. 2073360, publ. 12/19/1994), containing at least two fermentation chambers, for example, an acidogenic fermentation bioreactor and a digester connected via a biogas extraction line to a gas tank, inlet and outlet pipelines, elements for regulating and maintaining the temperature in the fermentation chambers, tanks for the preliminary preparation of waste and finished fertilizers, inlet and outlet pipelines. The installation is equipped with an energy unit for generating heat and electric energy, the gas tank output is connected to the biogas input of the gas tank, the elements for controlling and maintaining the temperature of the first fermentation chamber are connected, on the one hand, to the discharge pipe with the methane mash of the second fermentation chamber, and, on the other, to the ready-made reservoir liquid fertilizers, and the indicated elements of the second fermentation chamber are connected on the one hand to the water inlet of the energy block, and on the other, through the heat consumer to its water outlet .

Недостатками известного технического решения является невозможность получения высококачественных сухих (компост) и эффективных быстродействующих жидких биоорганических удобрений, а также невозможность получения дополнительного источника кормовой базы животноводческого комплекса.The disadvantages of the known technical solution is the impossibility of obtaining high-quality dry (compost) and effective high-speed liquid bioorganic fertilizers, as well as the inability to obtain an additional source of food supply for the livestock complex.

Известна биогазовая установка анаэробного сбраживания органических отходов, преимущественно навоза (патент на изобретение РФ №2074600, опубл. 26.01.1993), включающая реактор, выполненный в виде емкости с лопастной мешалкой, установленной на горизонтальной оси вращения, узлы загрузки и выгрузки отходов и сборник биогаза, при этом емкость установки снабжена дополнительными лопастными мешалками и выполнена многосекционной, дно емкости расположено с наклоном в сторону узла выгрузки, узлы загрузки и выгрузки снабжены ленточными транспортерами с приводами, а мешалки установлены в каждой секции емкости и имеют общий привод, выполненный в виде цепной передачи, кинематически связанной с приводом ленточного транспортера узла загрузки.Known biogas plant for anaerobic digestion of organic waste, mainly manure (patent for the invention of the Russian Federation No. 2074600, publ. 01/26/1993), including a reactor made in the form of a tank with a paddle mixer mounted on a horizontal axis of rotation, nodes loading and unloading waste and a biogas collector wherein the installation capacity is equipped with additional paddle mixers and is multi-sectional, the bottom of the vessel is inclined towards the unloading unit, the loading and unloading units are equipped with conveyor belts with drives, and mixers are installed in each section of the tank and have a common drive made in the form of a chain drive kinematically connected with the drive of the conveyor belt of the loading unit.

Недостатком известной установки являются невозможность получения собственной электрической и тепловой энергии, высококачественных сухих и эффективных быстродействующих жидких биоорганических удобрений, а также отсутствие дополнительных источников кормовой базы животноводческого комплекса.A disadvantage of the known installation is the impossibility of obtaining its own electric and thermal energy, high-quality dry and effective high-speed liquid bioorganic fertilizers, as well as the lack of additional sources of food supply for the livestock complex.

Известен биогазовый комплекс (патент РФ на полезную модель №85293, опубл. 07.04.2009), содержащий сепаратор, сообщающийся с осушителем и проточным резервуаром с водными растениями, блок управления и питания, подключенный к элементам комплекса, компостер, последовательно соединенные между собой магистралями приемную емкость с насосом, дополнительный сепаратор, измельчитель, эжектор, накопитель, дополнительный насос, метантенк, газгольдер, фильтр и когенерационную установку, при этом основной и дополнительный сепараторы посредством дополнительных магистралей сообщены с осушителем и компостером соответственно, метантенк - с основным сепаратором, фильтр - с проточным резервуаром с водными растениями, а выход когенерационной установки подключен к потребителю тепловой и электрической энергии и элементам регулирования и поддержания температуры, установленным в накопителе, проточном резервуаре и осушителе. В известном комплексе приемная емкость выполнена в виде открытого резервуара, измельчитель - электроискровым, эжектор - газожидкостным, проточный резервуар - в виде проточного сосуда и/или многосекционного проточного бассейна, секции которого выполнены сообщающимися или изолированными друг от друга с размещенными в них водными растениями одного или различных видов и представляющими собой водный гиацинт и/или макро- и микрорастения.Known biogas complex (RF patent for utility model No. 85293, publ. 07.04.2009), containing a separator in communication with a desiccant and a flow tank with aquatic plants, a control and power unit connected to the elements of the complex, a composter, a receiving line connected in series between each other tank with pump, additional separator, chopper, ejector, accumulator, additional pump, digester, gas holder, filter and cogeneration unit, while the main and additional separators by means of an additional The main lines are connected with a desiccant and a composter, respectively, a digester with a main separator, a filter with a flow tank with aquatic plants, and the output of the cogeneration unit is connected to a consumer of thermal and electric energy and temperature control and maintenance elements installed in the drive, flow tank and dryer . In the known complex, the receiving tank is made in the form of an open tank, the grinder is an electrospark, the ejector is gas-liquid, the flow tank is in the form of a flow vessel and / or a multi-section flow pool, the sections of which are connected or isolated from each other with aquatic plants of one or various species and representing aqueous hyacinth and / or macro and micro plants.

Недостатком известного биогазового комплекса является его недостаточная эффективность, обусловленная скоплением излишков бактериальной среды, размещенной на установленном в метантенке пористом носителе, что приводит к снижению активности протекающих реакций и снижению активизации процесса биодеградации органических и неорганических соединений.A disadvantage of the known biogas complex is its lack of effectiveness due to the accumulation of excess bacterial medium located on a porous support installed in the digester, which leads to a decrease in the activity of the ongoing reactions and a decrease in the activation of the biodegradation process of organic and inorganic compounds.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является биогазовый комплекс (патент РФ на полезную модель №97026, опубл. 27.08.2010), который содержит сепаратор, сообщающийся с осушителем и проточным резервуаром с водными растениями, компостер, последовательно соединенные между собой приемную емкость с насосом, дополнительный сепаратор, электроискровой измельчитель, газожидкостной эжектор, накопитель, дополнительный насос, метантенк, газгольдер, фильтр и когенерационную установку, установленные в корпусе башни метантенка.The closest in technical essence and the achieved positive effect is a biogas complex (RF patent for utility model No. 97026, published on 08.27.2010), which contains a separator in communication with a desiccant and a flow tank with aquatic plants, a composter, and a receiving tank connected in series with pump, additional separator, electric spark grinder, gas-liquid ejector, accumulator, additional pump, digester, gas holder, filter and cogeneration unit installed in the tower housing not a digester.

Недостатком указанного комплекса является относительная невысокая экологическая безопасность, вследствие достаточно высокого количества вредных выбросов и использования большого количества воды.The disadvantage of this complex is the relatively low environmental safety, due to a sufficiently high amount of harmful emissions and the use of large quantities of water.

Задачей настоящей полезной модели является создание замкнутого технологического цикла по использованию воды, а также расширение области использования комплекса, т.е. получение дополнительно биоминеральных удобрений.The objective of this utility model is to create a closed technological cycle for the use of water, as well as expanding the scope of use of the complex, i.e. obtaining additional biomineral fertilizers.

Техническим результатом, достигаемым при решении задачи, является снижение расхода воды, снижение количества вредных выбросов, повышение экологичности процесса переработки органических отходов и расширение области использования биотехнологического комплекса.The technical result achieved in solving the problem is to reduce water consumption, reduce the amount of harmful emissions, increase the environmental friendliness of the process of processing organic waste and expand the field of use of the biotechnological complex.

Указанный технический результат достигается тем, что биотехнологический комплекс по переработке органических отходов, содержащий приемную емкость, последовательно соединенные центрифугу для отделения включений, компостер, вихревой измельчитель, накопитель, метатенк, газгольдер, рабочий фильтр, когенератор, причем центрифуга для отделения включений соединена также с компостером, метатенк имеет выход на центрифугу для отделения жидкости, которая в свою очередь имеет выход на сушилку и выходную емкость согласно полезной модели в комплекс дополнительно введены блок предварительной обработки и криогенная установка, причем блок предварительной обработки расположен между приемной емкостью и центрифугой для отделения включений, а криогенная установка, расположена между центрифугой для отделения жидкости и выходной емкостью.The specified technical result is achieved by the fact that the biotechnological complex for the processing of organic waste, containing a receiving tank, connected in series with a centrifuge for separating inclusions, a composter, vortex chopper, accumulator, meta tank, gas holder, working filter, cogenerator, and the centrifuge for separating inclusions is also connected with a composter , the metatank has an exit to the centrifuge to separate the liquid, which in turn has an exit to the dryer and an output tank according to a utility model in a set kc additionally introduced pre-processing unit and cryogenic plant, wherein the pre-processing unit is disposed between the receptacle and centrifuge for separation of inclusions, and cryogenic unit, between a centrifuge for separating the liquid and the outlet box.

Блок предварительной обработки обеспечивает отделение (полное или частичное), твердой фракции начального продукта. В блоке предварительной обработки также осуществляется утилизация и брикетирование подстилочной соломы, которая является частью подстилочного навоза.The pre-processing unit provides separation (full or partial) of the solid fraction of the initial product. The pre-processing unit also utilizes and briquettes the bedding straw, which is part of the bedding manure.

Криогенная установка осуществляет многофракционную деминерализацию воды непрерывным процессом замораживания-размораживания.The cryogenic unit performs multifractional demineralization of water by a continuous process of freezing and thawing.

На фиг.1 представлена структурная схема биотехнологического комплекса.Figure 1 presents the structural diagram of a biotechnological complex.

Биотехнологический комплекс содержит приемную емкость 1, блок предварительной обработки 2, центрифугу для отделения включений 3, компостер 4, вихревой измельчитель 5, накопитель 6, метатенк 7, газгольдер 8, рабочий фильтр 9, когенератор 10, центрифугу для отделения жидкости 11, сушилку 12, криогенную установку 13, выходную емкость 14.The biotechnological complex contains a receiving tank 1, a pre-treatment unit 2, a centrifuge for separating inclusions 3, a composter 4, a vortex grinder 5, a storage device 6, a meta tank 7, a gas holder 8, a working filter 9, a cogenerator 10, a centrifuge for separating the liquid 11, a dryer 12, cryogenic installation 13, the output tank 14.

Центрифуга для отделения включений 3, компостер 4, вихревой измельчитель 5, накопитель 6, метатенк 7, газгольдер 8, рабочий фильтр 9, когенератор 10 соединены последовательно, причем центрифуга для отделения включений 3 соединена также с компостером 4. Метатенк 7 имеет выход на центрифугу для отделения жидкости 11, которая в свою очередь имеет выход на сушилку 12. Центрифуга для отделения жидкости 11 соединена также с выходной емкостью 14 через криогенную установку 13.A centrifuge for separating inclusions 3, a composter 4, a vortex chopper 5, a storage 6, meta-stove 7, a gas tank 8, a working filter 9, a cogenerator 10 are connected in series, and a centrifuge for separating inclusions 3 is also connected to a composter 4. The meta-tank 7 has an exit to the centrifuge for separating the liquid 11, which in turn has an outlet to the dryer 12. A centrifuge for separating the liquid 11 is also connected to the output tank 14 through a cryogenic unit 13.

Биотехнологический комплекс функционирует следующим образом.Biotechnological complex operates as follows.

Начальный продукт (навоз КРС, свиней и птичий помет) поступает в приемную емкость 1. Из приемной емкости 1 начальный продукт направляется в блок предварительной обработки 2, в котором происходит отделение (полное или частичное), твердой фракции начального продукта. В блоке предварительной обработки также осуществляется утилизация и брикетирование подстилочной соломы, которая является неотъемлемой частью начального продукта. Отделенная часть твердой фракции направляется в компостер 4 (ферментер), где происходит приготовление компоста. Далее компост вывозится на поле для последующего внесения в почву.The initial product (cattle, pigs and poultry manure) enters the receiving tank 1. From the receiving tank 1, the initial product is sent to the pre-processing unit 2, in which the solid fraction of the initial product is separated (full or partial). The pre-processing unit also utilizes and briquettes bedding straw, which is an integral part of the initial product. The separated part of the solid fraction is sent to composter 4 (fermenter), where compost is prepared. Next, compost is transported to the field for subsequent application to the soil.

Оставшаяся часть исходного продукта (с влажностью 91,5%) обрабатывается вихревым измельчителем 5 с целью измельчения исходного сырья до размеров частиц, не более 1 мм. В накопителе 6 рабочей смеси происходит аккумулирование подготовленной мелкодисперсной массы и ее подогрев до необходимой температуры (40-42°С). Для нагревания используется энергия когенерационной установки 10 и энергия продукта после метанирования. Далее подготовленный и разогретый до необходимой температуры продукт подается в метантенк 7. Метантенк 7 позволяет осуществлять биодеградацию органических и неорганических соединений путем взаимодействия с исходным сырьем сообществ анаэробных бактерий без доступа кислорода воздуха при температуре в диапазоне 20-60°С.The remaining part of the initial product (with a humidity of 91.5%) is treated with a vortex grinder 5 in order to grind the feedstock to particle sizes of not more than 1 mm. In the accumulator 6 of the working mixture, the prepared finely dispersed mass is accumulated and heated to the required temperature (40-42 ° C). For heating, the energy of the cogeneration unit 10 and the energy of the product after methanation are used. Then, the product prepared and warmed up to the required temperature is fed into the digester 7. Digester 7 allows biodegradation of organic and inorganic compounds by interacting with the feedstock of anaerobic bacteria communities without access of atmospheric oxygen at a temperature in the range of 20-60 ° C.

Под воздействием сообщества анаэробных бактерий сырье преобразуется, в конечном итоге, в биогаз и водную смесь органических и неорганических веществ.Under the influence of the community of anaerobic bacteria, raw materials are converted, ultimately, into biogas and an aqueous mixture of organic and inorganic substances.

Выделенный биогаз (смесь СН₄ и СO₂) аккумулируется в газгольдере 8, из которого биогаз направляется на рабочий фильтр 9, где происходит разделение и очистка биогаза. Выделенный после фильтрации углекислый газ поступает в выходную емкость 14, где происходит очистка стоков и выращивание зеленой массы, а обогащенный метан направляется на когенератор 10, в котором реализуется получение тепловой и электрической энергий. Полученная тепловая и электроэнергия поступают к внешнему потребителю, а также направляются на собственные нужды биотехнологического комплекса. Прошедшая биодеградацию в метантенке 7 пульпоподобная масса подается на центрифугу для отделения жидкости 11, где происходит ее разделение на жидкую и густую фракции. Густая фракция направляется в сушилку 12, в которой для поддержания требуемой температуры может использоваться тепло когенератора 10. Жидкая фракция направляется в криогенную установку 13, которая осуществляет многофракционную деминерализацию воды непрерывным процессом замораживания-размораживания. Далее деминерализованная вода направляется в выходную емкость 14.The separated biogas (a mixture of CH ₄ and CO ₂ ) is accumulated in the gas tank 8, from which the biogas is directed to the working filter 9, where the biogas is separated and purified. Carbon dioxide released after filtration enters the outlet tank 14, where the wastewater is cleaned and green mass is grown, and the enriched methane is sent to the cogenerator 10, in which heat and electric energy are produced. The resulting heat and electricity are supplied to an external consumer, and are also directed to the own needs of the biotechnological complex. The biodegradation in the digester 7 pulp-like mass is fed to a centrifuge to separate the liquid 11, where it is divided into liquid and thick fractions. The thick fraction is sent to the dryer 12, in which heat of the cogenerator 10 can be used to maintain the required temperature. The liquid fraction is sent to the cryogenic unit 13, which performs multifractional demineralization of water by a continuous process of freezing and thawing. Next, demineralized water is sent to the output tank 14.

Выходная емкость 14 представляет собой активную биосреду и является утилизатором остаточного тепла и углекислого газа, отобранного в процессе обогащения биогаза, а также и источником получения зеленой массы. В сушилке 12 реализуется получение сухого продукта (биоудобрений), который в зимнее время может быть накоплен для последующей реализации.The output tank 14 is an active biological medium and is a utilizer of residual heat and carbon dioxide, selected in the process of biogas enrichment, as well as a source of green mass. In the dryer 12, a dry product (biofertilizer) is obtained, which in winter can be accumulated for subsequent sale.

Таким образом, в предлагаемом биотехнологическом комплексе решена задача по созданию замкнутого технологического цикла по использованию воды, а также расширена область использования комплекса, получен дополнительный продукт - биоминеральные удобрения. А также достигнут технический результат: снижен расхода воды, снижено количество вредных выбросов, повышена экологическая безопасность процесса переработки органических отходов и расширена область использования биотехнологического комплекса.Thus, in the proposed biotechnological complex, the task of creating a closed technological cycle for the use of water was solved, as well as the scope of use of the complex was expanded, an additional product was obtained - biomineral fertilizers. The technical result was also achieved: water consumption was reduced, the amount of harmful emissions was reduced, the environmental safety of the organic waste processing process was increased, and the area of use of the biotechnological complex was expanded.

Claims

A biotechnological complex for the processing of organic waste, containing a receiving tank, a centrifuge in series connected to separate the inclusions, a composter, a vortex grinder, a storage device, a meta-stove, a gas holder, a working filter, a cogenerator, the centrifuge for separating the inclusions is also connected to the composter, the meta-tank has an exit to the centrifuge for separation of the liquid, which, in turn, has an outlet to the dryer and an output tank, characterized in that the pre-treatment unit is additionally introduced into the complex and and cryogenic unit, the pretreatment unit located between the receiving container and a centrifuge for the separation of inclusions, and the cryogenic unit is positioned between the centrifuge for separating liquid and the outlet box.