RU143785U1

RU143785U1 - DIRECT BIOGAS INSTALLATION

Info

Publication number: RU143785U1
Application number: RU2014101117/10U
Authority: RU
Inventors: Сергей Яковлевич Чернин
Original assignee: Сергей Яковлевич Чернин
Priority date: 2014-01-15
Filing date: 2014-01-15
Publication date: 2014-07-27

Abstract

1. Прямоточная биогазовая установка, характеризующаяся тем, что она содержит блок подготовки исходного сырья, последовательно связанные с ним емкость для ацидогенной обработки субстрата, ферментер, выходной коллектор и сепарационный блок, при этом корпус ферментера представляет собой горизонтально установленную емкость с тепловой рубашкой, внутри которой горизонтально установлена связанная с источником газа барботажная система в виде комплектов труб, причем ферментер снабжен средствами для обогащения биогаза, установленными вертикально внутри его корпуса и представляющими собой размещенные в полых футлярах из пористого материала аноды, катодами для которых являются трубы барботажной системы, а сепарационный блок выполнен с возможностью разделения дигистата на жидкую и твердую фракции, при этом комплекты труб барботажной системы установлены с условием исключения попадания газа из форсунок непосредственно на аноды средств для обогащения биогаза.2. Установка по п. 1, характеризующаяся тем, что корпус ферментера выполнен изогнутой формы.3. Установка по п. 1, характеризующаяся тем, что корпус ферментера выполнен из бетона.4. Установка по п. 1, характеризующаяся тем, что корпус ферментера выполнен из композитных материалов.5. Установка по п. 1, характеризующаяся тем, что корпус ферментера выполнен из металла.6. Установка по п. 1, характеризующаяся тем, что комплекты труб барботажной системы выполнены с конфигурацией, повторяющей конфигурацию корпуса ферментера.7. Установка по п. 1, характеризующаяся тем, что корпус ферментера имеет прямоугольное сечение, внутри которого установлено три комплекта труб барботаж�1. Direct-flow biogas plant, characterized in that it contains a block for the preparation of feedstock, sequentially associated with it a tank for acidogenic treatment of the substrate, a fermenter, an output collector and a separation unit, while the fermenter body is a horizontally mounted tank with a heat jacket, inside of which a bubbler system connected with a gas source is horizontally installed in the form of pipe sets, the fermenter being equipped with biogas enrichment facilities installed vertically it is flaxen inside its body and consisting of anodes placed in hollow cases made of porous material, the cathodes of which are pipes of the bubbler system, and the separation unit is configured to separate the digistate into liquid and solid fractions, while the sets of pipes of the bubbler system are installed with the exception of gas ingress from nozzles directly to the anodes of biogas enrichment products. 2. Installation according to claim 1, characterized in that the fermenter body is made of a curved shape. 3. Installation according to claim 1, characterized in that the fermenter casing is made of concrete. 4. Installation according to claim 1, characterized in that the fermenter casing is made of composite materials. Installation according to claim 1, characterized in that the fermenter casing is made of metal. 6. Installation according to claim 1, characterized in that the sets of pipes of the bubbler system are made with a configuration that repeats the configuration of the fermenter casing. 7. The apparatus according to claim 1, characterized in that the fermenter body has a rectangular section, inside which three sets of bubbler pipes are installed�

Description

Полезная модель относится к биотехнологии, а именно к устройствам для ферментативной переработки отходов растительного и животного происхождения, бытовых отходов, ботвы, стеблей растений, навоза животных и птицы, сточных вод для получения электрической и тепловой энергии.The utility model relates to biotechnology, namely, devices for the enzymatic processing of waste from plant and animal origin, household waste, tops, plant stems, animal and poultry manure, and sewage to produce electric and thermal energy.

Известна установка для переработки твердый веществ, которая содержит блок подготовки исходного сырья, емкость для ацидогенной обработки субстрата, контейнер для переработки жидких органических отходов с большим содержанием сухого вещества (6-12%), состоящих из двух проходов потока, причем первых проход имеет входное, а второй выходное отверстие, имеющими барботажную систему и систему обогрева, совместное действие которых обеспечивает поступательно круговое движение субстрата; последовательно связанный с ним сепарационный блок (US 2004087011, 2004).A known installation for processing solids, which contains a unit for the preparation of raw materials, a container for acidogenic processing of the substrate, a container for processing liquid organic waste with a high dry matter content (6-12%), consisting of two flow passages, the first passage having an inlet, and the second outlet, having a bubbler system and a heating system, the combined action of which provides translational circular motion of the substrate; a separation unit in series with it (US2004087011, 2004).

Недостатком данной установки является:The disadvantage of this installation is:

- получение на выходе из реактора недоброженных продуктов, что приводит к тому что потенциал выхода метана из сырья реализуется только на 50-70%.- receiving at the outlet of the reactor unfertilized products, which leads to the fact that the potential for methane exit from raw materials is realized only by 50-70%.

- недостаточная низкая (45-60%) концентрация метана в производимом биогазе.- insufficient low (45-60%) concentration of methane in biogas produced.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в создании установки, которая обеспечивала бы экологичность процесса переработки отходов и позволяла бы интенсифицировать процесс анаэробного метаногенеза и всего процесса переработки в целом.The problem the utility model aims to solve is to create an installation that would ensure the environmental friendliness of the waste processing process and would allow to intensify the process of anaerobic methanogenesis and the entire processing process as a whole.

Технический результат заключается в повышении содержания метана в вырабатываемом биогазе и снижении выбросов метана в атмосферу за счет доведения выхода метана из исходного сырья в процессе переработки до 95-98%.The technical result consists in increasing the methane content in the produced biogas and reducing methane emissions into the atmosphere by bringing the methane output from the feedstock during processing to 95-98%.

Сущность полезной модели заключается в достижении указанного технического результата в прямоточной биогазовой установке, которая содержит блок подготовки исходного сырья, последовательно связанные с ним емкость для ацидогенной обработки субстрата, ферментер, выходной коллектор и сепарационный блок, при этом корпус ферментера представляет собой горизонтально установленную емкость с тепловой рубашкой, внутри которой горизонтально установлена связанная с источником газа барботажная система в виде комплектов труб, причем ферментер снабжен средствами для обогащения биогаза, установленными вертикально внутри его корпуса и представляющими собой размещенные в полых футлярах из пористого материала аноды, катодами для которых являются трубы барботажной системы, а сепарационный блок выполнен с возможностью разделения дигистата на жидкую и твердую фракции, при этом комплекты труб барботажной системы установлены с условием исключения попадания газа из форсунок непосредственно на аноды средств для обогащения биогаза.The essence of the utility model is to achieve the specified technical result in a direct-flow biogas plant, which contains a unit for preparing the feedstock, a tank for the acidogenic treatment of the substrate, a fermenter, an output collector, and a separation unit connected in series with the fermenter body being a horizontally installed tank with thermal a jacket, inside of which a bubbler system is connected horizontally connected with the gas source in the form of sets of pipes, the fermenter with It is loaded with biogas enrichment devices installed vertically inside its body and consisting of anodes placed in hollow cases made of porous material, the cathodes of which are bubbler pipes, and the separation unit is configured to separate the dihydate into liquid and solid fractions, while bubbler pipe sets systems are installed with the condition that gas from nozzles is excluded directly from the anodes of biogas enrichment facilities.

Корпус ферментера может быть выполнен изогнутой формы.The case of the fermenter can be made curved.

Корпус ферментера может быть выполнен из бетона или композитных материалов, или металла.The fermenter housing may be made of concrete or composite materials, or metal.

Комплекты труб барботажной системы выполнены с конфигурацией, повторяющей конфигурацию корпуса ферментера.The sets of pipes of the bubbler system are made with a configuration that repeats the configuration of the fermenter body.

В одном из вариантов корпус ферментера имеет прямоугольное сечение, внутри которого установлено два комплекта труб барботажной системы, установленных горизонтально в нижней части корпуса ферментера по его углам.In one embodiment, the fermenter body has a rectangular cross-section, inside which two sets of pipes of the bubbler system are installed, installed horizontally in the lower part of the fermenter body at its corners.

При выполнении корпуса ферментера с круглым сечением барботажная система содержит один комплект труб, установленный в его боковой части.When performing a fermenter casing with a circular cross-section, the bubbler system contains one set of pipes installed in its lateral part.

В одном из вариантов выполнения каждый из комплектов труб барботажной системы включает одну трубу.In one embodiment, each of the sets of pipes of the bubble system includes one pipe.

В другом варианте выполнения каждый из комплектов труб барботажной системы включает 2-8 труб.In another embodiment, each of the pipe sets of the bubble system includes 2-8 pipes.

Барботажная система выполнена с возможностью периодической подачи газа через форсунки.The bubbler system is configured to periodically supply gas through nozzles.

В предпочтительном варианте выполнения установка снабжена блоком отделения аммония из жидкой фракции, вход которого связан с выходом по жидкой фракции сепарационного блока, а выход - с входом по воде блока подготовки исходного сырья.In a preferred embodiment, the installation is equipped with a unit for separating ammonium from the liquid fraction, the inlet of which is connected to the outlet through the liquid fraction of the separation unit, and the outlet - to the water inlet of the preparation unit of the feedstock.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведен разрез корпуса ферментера (увеличено) при выполнении корпуса ферментера в виде изогнутой трубы, на фиг. 2 - сечение по Α-A на фиг 1 - схема прямоточной биогазовой установки при выполнении корпуса ферментера в виде изогнутой трубы, на фиг. 3 - разрез корпуса ферментера в прямоугольном исполнении, на фиг. 4 - анод средства для обогащения биогаза.The utility model is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a section of the fermenter body (enlarged) when the fermenter body is made in the form of a bent pipe, FIG. 2 is a cross-section along Α-A in FIG. 1 is a diagram of a direct-flow biogas plant when the fermenter body is made in the form of a curved pipe; 3 is a sectional view of a fermenter casing in a rectangular design; FIG. 4 - anode means for enrichment of biogas.

Прямоточная биогазовая установка содержит блок 1 подготовки исходного сырья, последовательно связанные с ним емкость 2 для ацидогенной обработки субстрата, ферментер 3, выходной коллектор 4, сепарационный блок 5. Ферментер 3 может быть выполнен из бетона или композитных материалов на основе армированного стеклопластика, или металла, корпус ферментера установлен горизонтально и может иметь форму прямоугольника или форму трубы с круглым сечением с соответственно с диагональю или диаметром от 3 до 10 м с тепловой рубашкой 6. Корпус ферментера может быть изогнутой формы (фиг. 1 и фиг. 2). Внутри корпуса ферментера установлена барботажная система в виде комплекта труб 7.The direct-flow biogas plant contains a unit 1 for preparing the feedstock, a tank 2 for acidogenic treatment of the substrate, a fermenter 3, an output collector 4, a separation unit 5, which are connected in series. The fermenter 3 can be made of concrete or composite materials based on fiberglass reinforced plastic, or metal, the case of the fermenter is mounted horizontally and may have the shape of a rectangle or the shape of a pipe with a circular cross section with, respectively, a diagonal or diameter of 3 to 10 m with a heat jacket 6. The case of the fermenter ozhet be curved (FIG. 1 and FIG. 2). Inside the fermenter casing a bubble system is installed in the form of a set of pipes 7.

При исполнении корпуса ферментера с круглым сечением барботажная система содержит один комплект труб, установленный в боковой части корпуса, причем при выполнении корпуса изогнутым комплект труб устанавливают с внешней стороны корпуса ферментера.When the fermenter casing is made with a circular cross-section, the bubbler system contains one set of pipes installed in the side of the casing, and when the casing is curved, the set of pipes is installed on the outside of the fermenter.

При выполнении корпуса ферментера с прямоугольным сечением внутри него горизонтально в нижней части установлено два комплекта труб барботажной системы 8 и 9, установленных по углам корпуса ферментера.When executing the fermenter casing with a rectangular cross-section inside it horizontally in the lower part two sets of pipes of the bubbler system 8 and 9 are installed, installed at the corners of the fermenter casing.

Каждый из комплектов труб может содержать одну трубу или 2-8 труб в зависимости от диаметра или диагонали корпуса ферментера. Комплекты труб барботажной системы связаны с источником газа 10 и имеют форсунки, для подачи газа в ферментер.Each of the pipe sets may contain one pipe or 2-8 pipes depending on the diameter or diagonal of the fermenter casing. Sets of pipes of the bubbler system are connected to the gas source 10 and have nozzles for supplying gas to the fermenter.

В любом из вариантов выполнения корпуса ферментера (изогнутым или прямолинейным) комплекты труб барботажной системы выполняют с конфигурацией, подобной конфигурации корпуса ферментера (изогнутыми или прямолинейными).In any embodiment of the fermenter casing (curved or straight), the bubble tube system sets are configured with a configuration similar to the configuration of the fermenter casing (curved or straight).

Сепарационный блок 5 выполнен с возможностью разделения дигистата на жидкую 11 и твердую 12 фракции и отвода жидкой фракции либо в канализацию либо подачи жидкой фракции 11 в блок 13 отделения аммония, связанный по воде линией 14 с блоком 1 подготовки исходного сырья. Тепловая рубашка 6 связана с источником тепла 15 (горячей воды).The separation unit 5 is configured to separate the dihydrate into a liquid 11 and a solid 12 fraction and drain the liquid fraction either to the sewer or supply the liquid fraction 11 to the ammonium separation unit 13, connected through water by line 14 to the feed preparation unit 1. Thermal jacket 6 is connected to a heat source 15 (hot water).

Внутри корпуса ферментера размещены средства 16 для обогащения биогаза, представляющие собой аноды 17, размещенные в полых футлярах 18. Средства 16 размещены вертикально по оси ферментера на расстоянии, равном диагонали или диаметру корпуса ферментера (в зависимости от конфигурации корпуса ферментера). Причем комплекты труб 7 барботажной системы установлены с условием исключения попадания газа из форсунок непосредственно на аноды 17 средств 16 для обогащения биогаза.Means 16 for enriching biogas, which are anodes 17 placed in hollow cases 18, are placed inside the fermenter body. Means 16 are placed vertically along the axis of the fermenter at a distance equal to the diagonal or diameter of the fermenter body (depending on the configuration of the fermenter body). Moreover, sets of pipes 7 of the bubbler system are installed with the condition of eliminating the ingress of gas from the nozzles directly to the anodes 17 of the means 16 for enriching biogas.

Футляры 19 выполнены из перфорированного материала, например, из перфорированной полиэтиленовой трубы по ГОСТ 18599-2001, причем перфорация наносится только на погружаемую в жидкость часть.The cases 19 are made of perforated material, for example, of a perforated polyethylene pipe in accordance with GOST 18599-2001, and perforation is applied only to the part immersed in the liquid.

Барботажная система выполнена с возможностью периодической (4-8 раз в сутки) подачи газа через форсунки.The bubble system is configured to periodically (4-8 times per day) supply gas through nozzles.

Периодическая подача газа через форсунки барботажных труб предусмотрена для разбивки застойных зон, причем при выполнении корпуса изогнутым и наличии в нем, например, двух комплектов труб барботажной системы, которые расположены в соответствии с фиг. 3, газ подается поочередно то на правый комплект труб (при этом левый не работает), то на левый (при этом правый не работает).Periodic gas supply through nozzles of bubbler pipes is provided for breaking stagnant zones, moreover, when the body is curved and if it contains, for example, two sets of pipes of the bubbler system, which are located in accordance with FIG. 3, gas is supplied alternately to the right set of pipes (while the left one does not work), then to the left one (while the right one does not work).

Футляры 18 установлены в стальных стаканах 19, которые закреплены в верхней части корпуса ферментера, например, с помощью уплотнительных муфт (на чертеже не показаны). Стаканы 19 имеют длину меньшую, чем анод и его пористый футляр и занимает около 1/5 длины анода с его футляром. Катодом для средств обогащения биогаза являются барботажные трубы выполненные из металла. Средства для подачи напряжения на катод и анод на чертеже не показаны.The cases 18 are installed in steel cups 19, which are fixed in the upper part of the fermenter body, for example, using sealing couplings (not shown in the drawing). The glasses 19 have a length less than the anode and its porous case and occupies about 1/5 of the length of the anode with its case. The cathode for biogas enrichment facilities is bubbler tubes made of metal. Means for supplying voltage to the cathode and anode are not shown in the drawing.

Прямоточная биогазовая установка работает следующим образом.Direct-flow biogas plant operates as follows.

Субстрат (исходное сырье - отходы растительного и животного происхождения, бытовые отходы, ботва, стебли растений, навоз животных и птицы, сточные воды) подается в приемную яму блока 1 подготовки исходного сырья, где происходит (при необходимости) разбавление водой или очищенной жидкой фракцией и перемешивание сырья до получения однородной консистенции при влажности 89-94%, и с помощью насоса подается в биореактор 8-12 раз в сутки, таким образом, вытесняя, уже находящейся там субстрат. В емкости 2 для ацидогенной обработки субстрата происходит интенсивное размножение ацидогенных бактерий, что вызывает активный процесс преобразования органических веществ в жирные кислоты. Полученный субстрат, являющийся оптимальной средой для развития метаногенных бактерий, подается далее в ферментер 3, и медленно перемещается по нему к выходу. Перемешивание субстрата идет за счет барбатажной системы и системы обогрева, которые расположены вдоль стены ферментера. Барбатажная система представляет из себя комплект труб с форсунками, из которых под небольшим избыточным давлением выходит биогаз, подаваемый насосом от источника газа, создающий активные конвективные потоки в субстрате, что исключает образование застойных зон.The substrate (the feedstock is waste of plant and animal origin, household waste, tops, plant stems, animal and bird manure, wastewater) is fed into the receiving pit of the feedstock preparation unit 1, where, if necessary, dilution with water or a purified liquid fraction occurs and mixing the raw material until a homogeneous consistency is obtained at a moisture content of 89-94%, and with the help of a pump it is fed into the bioreactor 8-12 times a day, thus displacing the substrate already there. In the tank 2 for acidogenic treatment of the substrate, intensive propagation of acidogenic bacteria occurs, which causes an active process of conversion of organic substances to fatty acids. The resulting substrate, which is the optimal environment for the development of methanogenic bacteria, is fed further into the fermenter 3, and slowly moves along it to the exit. The mixing of the substrate is due to the bubbling system and the heating system, which are located along the wall of the fermenter. The bubbling system is a set of pipes with nozzles, from which biogas comes out under a slight excess pressure, supplied by the pump from a gas source, creating active convective flows in the substrate, which eliminates the formation of stagnant zones.

При выполнении корпуса изогнутым соответствии с фиг. 1, 2 газ, выходящий из расположенных на боковой внешней стороне реактора барботажных труб, вызывают интенсивное круговое движение. Для исключения образования застойных зон при прямоугольной форме корпуса ферментера газ подается поочередно то на правый комплект труб (при этом левый не работает), то на левый (при этом правый не работает). Газ подают через форсунки с периодичностью 4-8 раз в сутки с целью разбить застойную зону, формирующуюся по оси ферментера.When the housing is bent according to FIG. 1, 2, the gas leaving the bubbler pipes located on the lateral outer side of the reactor causes intense circular motion. To exclude the formation of stagnant zones with a rectangular fermenter casing, gas is supplied alternately to the right set of pipes (the left one does not work) and the left one (while the right one does not work). Gas is supplied through nozzles with a frequency of 4-8 times a day in order to break up the stagnant zone formed along the axis of the fermenter.

Для запуска метаногенеза необходимо постоянное возобновление метаногенной культуры в начале процесса. Для этого часть переработанного субстрата забирается насосом перед самым выходом и подается в начальную часть метаногенной части по линии доставки 20.To start methanogenesis, it is necessary to constantly resume methanogenic culture at the beginning of the process. To do this, part of the processed substrate is taken by the pump just before the exit and fed to the initial part of the methanogenic part via delivery line 20.

С выхода ферментера 3 переработанный субстрат попадает в выходной коллектор 4 и оттуда - в сепаратор 5. Твердая фракция 12 либо вывозится на поля, либо досушивается и гранулируется. Жидкая фракция 11, которая содержит около 3% сухих веществ может быть использована в качестве обратной воды для разбавления исходного субстрата при снабжении установки блоком 13 отделения аммония.From the output of the fermenter 3, the processed substrate enters the output collector 4 and from there into the separator 5. The solid fraction 12 is either taken out to the fields or dried and granulated. The liquid fraction 11, which contains about 3% solids, can be used as reverse water to dilute the initial substrate when the unit is equipped with an ammonium separation unit 13.

В блоке 13 из жидкой фракции выделяется газообразный аммиак, который пропускается через колонну навстречу серной кислоте с образованием сульфата аммония, который является ценным минеральным удобрением. Используя тепло сжигания биогаза раствор выпаривается до насыщенного и кристаллический аммоний выпадает в осадок. Используя шиберную заслонку, расположенную снизу модуля, с периодичностью 1 раз в 3 дня происходит извлечение осадка. После доведения влажности до 10-15% сульфат аммония фасуется и может быть отправлен потребителям.In block 13, gaseous ammonia is released from the liquid fraction, which is passed through the column towards sulfuric acid to form ammonium sulfate, which is a valuable mineral fertilizer. Using the heat of biogas combustion, the solution is evaporated to saturated and crystalline ammonium precipitates. Using the slide gate located at the bottom of the module, sediment is extracted once every 3 days. After adjusting the moisture content to 10-15%, ammonium sulfate is packaged and can be sent to consumers.

Биогаз собирается в верхней части ферментера, откуда по трубам под небольшим избыточным давлением попадает в газгольдер (не показан). Часть биогаза направляется в барбатажную систему от источника 10 газа, связанного с газгольдером. Энергия сжигания биогаза используется для обогрева ферментера. Процесс сжигания может быть осуществлен в ГПА или в котлах (на чертеже не показаны). Тепло сжигания передается воде, которая может быть использована для обогрева тепловой рубашки для поддержания оптимальной температуры реакции 35-40C°.Biogas is collected in the upper part of the fermenter, from where it gets into a gas tank (not shown) through pipes under slight excess pressure. A part of the biogas is directed to the bubbling system from the gas source 10 connected with the gas holder. Biogas burning energy is used to heat the fermenter. The combustion process can be carried out in the gas compressor unit or in boilers (not shown in the drawing). The heat of combustion is transferred to water, which can be used to heat the heat jacket to maintain an optimum reaction temperature of 35-40C °.

Средства 16 обогащения биогаза выполняют следующую функцию.Means 16 enrichment of biogas perform the following function.

Метанобактерии, находящиеся в среде катодной области осуществляют жизнедеятельность с выработкой соответствующих ферментов. Ток, протекающий от анода 17 к катоду в соответствии с расположением катодов восстановительно активирует ферменты метанобактерий в прикатодной области, а в анодной области происходят окислительные процессы и выделение кислорода. Футляр 18 предназначен для предотвращения попадания кислорода в область сбора газа. Верхняя непористая часть футляра должна быть высотой по крайней мере на 10% длиннее от уровня жидкости в ферментере. Газовую смесь из верхней части ферментера газовым насосом через барботажную систему пропускают через среду в катодной области, насыщая ее углекислым газом. Активированные ферменты конвертируют углекислый газ в биометан. Управление процессом осуществляют путем регулирования тока, проходящего через среду, посредством изменения напряжения на электродах. Увеличение тока (но не выше расчетного, формула (1) приводит к уменьшению содержания углекислого газа в выходящей газовой смеси и увеличению концентрации метана.Methanobacteria located in the environment of the cathode region carry out vital activities with the development of the corresponding enzymes. The current flowing from the anode 17 to the cathode in accordance with the location of the cathodes regeneratively activates methanobacterial enzymes in the cathode region, and oxidative processes and oxygen evolution occur in the anode region. Case 18 is designed to prevent oxygen from entering the gas collection area. The upper non-porous part of the case must be at least 10% higher than the liquid level in the fermenter. The gas mixture from the top of the fermenter with a gas pump is passed through a bubbler system through the medium in the cathode region, saturating it with carbon dioxide. Activated enzymes convert carbon dioxide into biomethane. The process is controlled by regulating the current passing through the medium by changing the voltage at the electrodes. An increase in current (but not higher than the calculated one, formula (1) leads to a decrease in the carbon dioxide content in the outgoing gas mixture and an increase in methane concentration.

Уменьшение количества углекислого газа пропорционально количеству электричества, прошедшего через биомассу. Максимальный постоянный ток (I, А; при 100% конверсии углекислого газа), который необходимо пропускать через среду расчитывают по формуле:The decrease in carbon dioxide is proportional to the amount of electricity passed through the biomass. The maximum direct current (I, A; at 100% carbon dioxide conversion), which must be passed through the medium, is calculated by the formula:

где:Where:

W-объемный расход пропускаемого биогаза, приведенный к н.у. (20°C, 1 атм);W-volumetric flow rate of biogas passed to n.o. (20 ° C, 1 atm);

F - постоянная Фарадея, Кл·моль^-1 F - Faraday constant, Cl · mol ^-1

x - объемная доля углекислого газа в биогазе;x is the volume fraction of carbon dioxide in biogas;

Превышение расчетного значения тока нецелесообразно, т.к. в этом случае увеличивается содержание водорода в газовой смеси, повышенные концентрации которого ингибируют процесс метаногенеза. При использовании значений тока меньше расчетного выходящий обогащенный биогаз соответственно будет содержать остаточный углекислый газ.Exceeding the calculated current value is impractical, because in this case, the hydrogen content in the gas mixture increases, the increased concentrations of which inhibit the process of methanogenesis. When using current values less than the calculated value, the outgoing enriched biogas will accordingly contain residual carbon dioxide.

Подача напряжения ниже 0,2 В нецелесообразно, т.к. не приводит к активации ферментных комплексов и осуществлению процесса в целом.A voltage supply below 0.2 V is impractical because does not lead to the activation of enzyme complexes and the implementation of the process as a whole.

Увеличение напряжения на электродах свыше 36 В нецелесообразно вследствие резкого увеличения энергозатрат на проведение процесса.The increase in voltage at the electrodes over 36 V is impractical due to a sharp increase in energy consumption for the process.

Использование рециркуляции газовой смеси из верхней части ферментера через среду при помощи барботажной системы позволяет достичь более полной конверсии углекислого газа. Предпочтительным является, чтобы управление процессом осуществлялось при помощи положительной обратной связи между содержанием углекислого газа в выходящем биогазе и током, проходящим через среду.The use of recirculation of the gas mixture from the upper part of the fermenter through the medium using a bubble system allows for a more complete conversion of carbon dioxide. It is preferable that the process is controlled by a positive feedback between the carbon dioxide content of the outgoing biogas and the current passing through the medium.

Полезная модель позволяет увеличить содержание метана в производимом биогазе и интенсифицировать процесса анаэробного метаногенеза и всего процесса переработки в целом, что ведет к повышению экологичности процесса.The utility model allows to increase the methane content in the produced biogas and to intensify the process of anaerobic methanogenesis and the entire processing process as a whole, which leads to an increase in the environmental friendliness of the process.

Claims

1. Direct-flow biogas plant, characterized in that it contains a block for the preparation of feedstock, sequentially associated with it a tank for acidogenic treatment of the substrate, a fermenter, an output collector and a separation unit, while the fermenter body is a horizontally mounted tank with a heat jacket, inside of which a bubbler system connected with a gas source is horizontally installed in the form of pipe sets, the fermenter being equipped with biogas enrichment facilities installed vertically it is flaxen inside its body and consisting of anodes placed in hollow cases made of porous material, the cathodes of which are pipes of the bubbler system, and the separation unit is configured to separate the digistate into liquid and solid fractions, while the sets of pipes of the bubbler system are installed with the exception of gas ingress from nozzles directly to the anodes of biogas enrichment products.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the fermenter body is made of a curved shape.

3. Installation according to claim 1, characterized in that the fermenter casing is made of concrete.

4. Installation according to claim 1, characterized in that the fermenter casing is made of composite materials.

5. Installation according to claim 1, characterized in that the fermenter housing is made of metal.

6. Installation according to p. 1, characterized in that the sets of pipes of the bubbler system are made with a configuration that repeats the configuration of the fermenter body.

7. Installation according to claim 1, characterized in that the fermenter body has a rectangular cross-section, inside of which there are three sets of tubes of the bubbler system installed horizontally in the lower part of the fermenter body, one of which is placed along its horizontal axis, and the other two along its corners.

8. Installation according to claim 1, characterized in that the fermenter body is made with a circular cross section, and the bubbler system contains two sets of pipes, one of which is installed horizontally in the lower part of the fermenter body, and the other in its lateral part.

9. Installation according to claim 1, characterized in that each of the sets of pipes of the bubble system includes one pipe.

10. Installation according to claim 1, characterized in that each of the sets of pipes of the bubbler system includes 2-8 pipes.

11. Installation according to claim 1, characterized in that the bubbler system is configured to periodically supply gas through nozzles.

12. The installation according to claim 1, characterized in that the installation is equipped with a unit for separating ammonium from the liquid fraction, the inlet of which is associated with the outlet of the liquid fraction of the separation unit, and the outlet is connected with the water inlet of the preparation unit of the feedstock.