RU152918U1 - BIOREACTOR - Google Patents
BIOREACTOR Download PDFInfo
- Publication number
- RU152918U1 RU152918U1 RU2015109021/13U RU2015109021U RU152918U1 RU 152918 U1 RU152918 U1 RU 152918U1 RU 2015109021/13 U RU2015109021/13 U RU 2015109021/13U RU 2015109021 U RU2015109021 U RU 2015109021U RU 152918 U1 RU152918 U1 RU 152918U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bioreactor
- tubular shaft
- vertical tubular
- mixer
- heat exchanger
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
1. Биореактор, содержащий герметичный теплоизолированный корпус с крышкой, патрубки подвода и отвода биомассы, патрубок отвода биогаза, теплообменник-мешалку и привод, отличающийся тем, что теплообменник-мешалка выполнен в виде вертикального трубчатого вала с четырьмя лопастями, изготовленными из труб хромомолибденовой стали, при этом лопасти, имеющие скобообразную форму, расположены симметрично и жестко прикреплены к вертикальному трубчатому валу с возможностью вращения в горизонтальной плоскости.2. Биореактор по п.1, отличающийся тем, что теплообменник-мешалка установлен соосно с камерой сбраживания, верхняя и нижняя части которого жестко установлены в подшипниках качения с сальниковыми уплотнителями, прикрепленных к крышке и корпусу биореактора, и соединены с источником теплоты посредством неподвижно закрепленных цилиндрических труб, одни концы которых связаны с источником теплоты с помощью труб, а в других установлены концы вертикального трубчатого вала с сальниковыми уплотнителями.3. Биореактор по п.1, отличающийся тем, что посередине верхней части вертикального трубчатого вала жестко прикреплен ведомый шкив, связанный с электродвигателем посредством клиноременной передачи.1. A bioreactor comprising a sealed thermally insulated body with a cover, nozzles for supplying and discharging biomass, a nozzle for biogas removal, a heat exchanger-mixer and a drive, characterized in that the heat exchanger-mixer is made in the form of a vertical tubular shaft with four blades made of chrome-molybdenum steel pipes, while the blades having a staple shape are symmetrically and rigidly attached to a vertical tubular shaft with the possibility of rotation in a horizontal plane. 2. The bioreactor according to claim 1, characterized in that the heat exchanger-mixer is installed coaxially with the fermentation chamber, the upper and lower parts of which are rigidly mounted in rolling bearings with stuffing box seals attached to the cover and body of the bioreactor, and are connected to the heat source by means of fixed cylindrical pipes , some ends of which are connected to the heat source by means of pipes, and in others, the ends of the vertical tubular shaft with stuffing box seals are installed. 3. The bioreactor according to claim 1, characterized in that in the middle of the upper part of the vertical tubular shaft, a driven pulley is rigidly attached, connected to the electric motor by means of a V-belt drive.
Description
Область техники, к которой относится полезная модельThe technical field to which the utility model relates.
Полезная модель относится к сельскому хозяйству, в частности к биогазовым установкам и может быть использована для переработки отходов животноводства и птицеводства в фермерских и крестьянских хозяйствах.The utility model relates to agriculture, in particular to biogas plants and can be used for processing livestock and poultry wastes in farms and peasant farms.
Уровень техникиState of the art
Для переработки отходов животноводства и птицеводства и получения из них биогаза и биоудобрений используются биореакторы (биогазовые установки), применение которых ограничиваются высокими затратами тепловой энергии на поддержание процесса анаэробного сбраживания, высокой металлоемкостью конструкции и малым выходом биогаза.Bioreactors (biogas plants) are used to process animal and poultry waste and produce biogas and biofertilizers from them, the use of which is limited by the high cost of thermal energy to maintain the anaerobic digestion process, high metal consumption of the structure, and low biogas yield.
Для эффективной работы биореактора и поддерживания стабильности процесса сбраживания, сырье необходимо нагревать до температуры протекания анаэробных процессов и периодически перемешивать для предотвращения участков, имеющих разную температуру, равномерности теплопередачи и равномерного нагрева биомассы. Резкие перепады температуры и частое или продолжительное перемешивание нежелательны.For the bioreactor to work effectively and maintain the fermentation process stability, the raw materials must be heated to the temperature of the anaerobic processes and mixed periodically to prevent areas with different temperatures, uniform heat transfer and uniform heating of the biomass. Sudden changes in temperature and frequent or prolonged mixing are undesirable.
Эти операции выполняются теплообменником и мешалкой, установленными внутри биореактора и работающими независимо друг от друга. Такое конструктивное решение приводит к увеличению металлоемкости конструкций и энергетических затрат.These operations are performed by a heat exchanger and a mixer installed inside the bioreactor and working independently of each other. Such a constructive solution leads to an increase in the metal consumption of structures and energy costs.
Поэтому главная задача современной технологии переработки отходов животноводства и птицеводства является максимальное совмещение технологических операций с целью снижения энергетических затрат, металлоемкости и увеличения выхода биогаза.Therefore, the main task of modern technology for processing livestock and poultry waste is the maximum combination of technological operations in order to reduce energy costs, metal consumption and increase biogas output.
В связи с этим для анаэробного сбраживания отходов необходимо применять высокоэффективные биореакторы.In this regard, for anaerobic digestion of waste it is necessary to use highly effective bioreactors.
Известен биореактор включающий в себя корпус, разделенный на четыре секции, внутри которых расположены теплообменники и перемешивающие устройства, работающие независимо друг от друга [1].Known bioreactor including a housing, divided into four sections, inside of which are heat exchangers and mixing devices that operate independently of each other [1].
К недостаткам данного биореактора следует отнести сложность конструкции, неравномерный нагрев и неравномерное перемешивание всего объема биомассы.The disadvantages of this bioreactor include the complexity of the design, uneven heating and uneven mixing of the entire volume of biomass.
Известен биореактор включающий в себя корпус внутри которого расположены циркуляционная и перфорированная трубы. Циркуляционная труба заполняется подогреваемой ТЭН-ом водой, часть биогаза с помощью компрессора подается в перфорированную трубу и через перфорацию поступает в корпус, приводя к перемешиванию прогретой биомассы в корпусе [2].Known bioreactor including a housing inside of which are located circulation and perforated pipes. The circulation pipe is filled with heated TEN-ohm water, part of the biogas using a compressor is fed into the perforated pipe and through the perforation enters the housing, leading to mixing of the heated biomass in the housing [2].
К недостаткам данного биореактора следует отнести сложность конструкции, постоянное и избыточное перемешивание биомассы и нерациональное использование получаемого биогаза.The disadvantages of this bioreactor include the complexity of the design, the constant and excessive mixing of biomass and the irrational use of the resulting biogas.
Наиболее близким по технической сущности, достигаемому положительному эффекту и принятым авторами за прототип является биогазовая установка, представляющая собой биореактор, внутри которого размещен теплообменник, трубопровод приема и трубопровод отвода биомассы, перемешивающее устройство выполненное в виде вертикального вала, на котором установлены лопатки. Вне реактора установлен солнечный нагреватель, соединенный с теплообменником [3].The closest in technical essence, the achieved positive effect and accepted by the authors for the prototype is a biogas plant, which is a bioreactor, inside which there is a heat exchanger, a intake pipe and a biomass drain pipe, a mixing device made in the form of a vertical shaft on which the blades are mounted. Outside the reactor, a solar heater is installed, connected to a heat exchanger [3].
К недостаткам известной биогазовой установки следует отнести сложность конструкции, неравномерный нагрев и перемешивание биомассы по всему объему биореактора.The disadvantages of the known biogas plant include the complexity of the design, uneven heating and mixing of biomass throughout the volume of the bioreactor.
Для снижения энергоемкости процесса и увеличения объема выхода биогаза, необходимо разработать биореактор для анаэробного сбраживания отходов, состоящий из корпуса, теплообменника-мешалки объединенных в один узел, позволяющий снизить металлоемкость конструкции и энергетические затраты, увеличить равномерность теплообмена и перемешивания биомассы по всему объему биореактора.To reduce the energy intensity of the process and increase the biogas output, it is necessary to develop a bioreactor for anaerobic digestion of waste, consisting of a body, a heat exchanger-mixer combined in one unit, which allows to reduce the metal consumption of the structure and energy costs, increase the uniformity of heat transfer and mixing of biomass throughout the volume of the bioreactor.
Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure
Задачей полезной модели является снижение энергоемкости процесса и увеличение объема выхода биогаза путем повышения равномерности теплопередачи и перемешивания биомассы по всему объему биореактора.The objective of the utility model is to reduce the energy intensity of the process and increase the volume of biogas output by increasing the uniformity of heat transfer and mixing of biomass throughout the volume of the bioreactor.
Технический результат предлагаемой полезной модели сводится к нагреву и перемешиванию биомассы одновременно одним устройством, снижению металлоемкости конструкции и энергетических затрат, увеличению равномерности теплообмена и перемешивания биомассы по всему объему биореактора.The technical result of the proposed utility model is reduced to heating and mixing the biomass at the same time with one device, reducing the metal consumption of the structure and energy costs, increasing the uniformity of heat transfer and mixing of the biomass throughout the volume of the bioreactor.
Технический результат достигается тем, что биореактор содержит герметичный теплоизолированный корпус с крышкой, патрубки подвода и отвода биомассы, патрубок отвода биогаза, теплообменник-мешалку и привод.The technical result is achieved by the fact that the bioreactor contains a sealed thermally insulated body with a cover, nozzles for supplying and removing biomass, a nozzle for biogas removal, a heat exchanger-mixer and a drive.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в следующем.The essence of the proposed utility model is as follows.
Предлагаемая конструкция включает в себя теплообменник-мешалку, выполненный виде вертикального трубчатого вала с четырьмя лопастями, изготовленными из труб хромомолибденовой стали, при этом лопасти, имеющие скобообразную форму расположены симметрично и жестко прикреплены к вертикальному трубчатому валу с возможностью вращения в горизонтальной плоскости.The proposed design includes a heat exchanger-mixer, made in the form of a vertical tubular shaft with four blades made of chrome-molybdenum steel pipes, while the blades having a bracket shape are located symmetrically and are rigidly attached to the vertical tubular shaft with the possibility of rotation in the horizontal plane.
Теплообменник-мешалка установлен соосно с камерой сбраживания, верхняя и нижняя части которого жестко установлены в подшипниках качения с сальниковыми уплотнителями, прикрепленных к крышке и корпусу биореактора и соединен с источником теплоты посредством неподвижно закрепленных цилиндрических труб, одни концы которых связаны с источником теплоты с помощью труб, а в других установлены концы вертикального трубчатого вала с сальниковыми уплотнителями.The heat exchanger-mixer is installed coaxially with the digestion chamber, the upper and lower parts of which are rigidly mounted in rolling bearings with stuffing box seals attached to the cover and body of the bioreactor and connected to the heat source by means of fixed cylindrical pipes, one ends of which are connected to the heat source by pipes and in others the ends of the vertical tubular shaft with stuffing box seals are installed.
Посередине верхней части вертикального трубчатого вала жестко прикреплен ведомый шкив, связанный с электродвигателем посредством клиноременной передачи.In the middle of the upper part of the vertical tubular shaft, a driven pulley is rigidly attached, connected to the electric motor by means of a V-belt drive.
Благодаря такому конструктивному исполнению биореактора снижается металлоемкость конструкции и энергетические затраты, увеличивается объем выхода биогаза за счет равномерного теплообмена и перемешивания биомассы по всему объему биореактора.Due to such a design of the bioreactor, the metal consumption of the structure and energy costs are reduced, the volume of biogas output increases due to uniform heat transfer and mixing of biomass throughout the volume of the bioreactor.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг. 1 показан биореактор; на фиг. 2 показана схема расположения лопастей теплообменника - мешалки.In FIG. 1 shows a bioreactor; in FIG. 2 shows the layout of the blades of a heat exchanger - mixer.
Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation
Изображенный на фиг. 1 биореактор, состоит из герметичного теплоизолированного корпуса 1 с крышкой 2, патрубков подвода 3 и отвода 4 биомассы, патрубка отвода биогаза 5, теплообменника-мешалки 6.Depicted in FIG. 1 bioreactor, consists of a sealed thermally insulated
Теплообменник-мешалка 6, выполнен виде вертикального трубчатого вала с четырьмя лопастями (на фиг. не пронумерованы), изготовленными из труб хромомолибденовой стали, при этом лопасти, имеющие скобообразную форму расположены симметрично и жестко прикреплены к вертикальному трубчатому валу (на фиг. не пронумерован) с возможностью вращения в горизонтальной плоскости.The heat exchanger-
Теплообменник-мешалка 6 установлен соосно с камерой сбраживания, верхняя и нижняя части которого жестко установлены в подшипниках качения 7 с сальниковыми уплотнителями 8, прикрепленных к крышке 2 и корпусу 1 биореактора и соединен с источником теплоты посредством неподвижно закрепленных цилиндрических труб 9, одни концы которых соединены с источником теплоты 10 с помощью труб 11 и 12, а в других установлены концы вертикального трубчатого вала (на фиг. не пронумерован) с сальниковыми уплотнителями 8.The heat exchanger-
Посередине верхней части вертикального трубчатого вала (на фиг. не пронумерован) жестко прикреплен ведомый шкив 13, связанный с электродвигателем 14 посредством клиноременной передачи 15. Электродвигатель 14 снабжен пультом управления 16 и реле временем 17.In the middle of the upper part of the vertical tubular shaft (not numbered in Fig.), The driven
Биореактор работает следующим образом.The bioreactor operates as follows.
Из источника теплоты 10 нагретый теплоноситель (на фиг. не показан) поступает по подающей трубе 11 через цилиндрическую трубу 9 в вертикальный трубчатый вал (на фиг. не пронумерован) теплообменника-мешалки 6 и под напором распределяется по всем его лопастям (на фиг. не пронумерован), нагревая биомассу. Через нижнюю часть теплообменника-мешалки 6 нагретый теплоноситель (на фиг. не показан) поступает в нижнюю цилиндрическую трубу 9 и по трубе 12 возвращается к источнику теплоты 10. Происходит постоянный нагрев биомассы и циркуляция теплоносителя.From the
Оператор включает электродвигатель 14 и крутящий момент посредством клиноременной передачи 15 передается на ведомый шкив 13, который приводит во вращение вертикальный трубчатый вал (на фиг. не пронумерован) теплообменника-мешалки 6 с частотой вращения 7…8 мин-1, осуществляя равномерный теплообмен и перемешивание биомассы. Перемешивание биомассы осуществляется через 2…3 часа, продолжительностью 10…15 минут, весь процесс контролируется реле временем 17. Нагрев биомассы для протекания термофильного процесса не должен превышать 50…60°C для снижения энергоемкости процесса и увеличения объема выхода биогаза (режим работы выбирается конструктивно в зависимости от вида отходов).The operator turns on the
Совмещение перемешивающего устройства и теплообменника в один конструктивный узел, позволяет нагревать и перемешивать биомассу более равномерно за счет вращения теплообменника-мешалки и передачи тепла биомассе по всему объему биореактора в отличии от всех существующих теплообменников которые позволяют нагревать и перемешивать только ограниченные зоны, что приводит к неравномерному нагреву и перемешиванию биомассы.The combination of the mixing device and the heat exchanger into one structural unit allows heating and mixing the biomass more evenly due to the rotation of the heat exchanger-mixer and heat transfer to the biomass throughout the volume of the bioreactor, in contrast to all existing heat exchangers that allow heating and mixing only limited areas, which leads to uneven heating and mixing biomass.
Экспериментальный образец биореактора изготовлен и испытан в лаборатории «Энергосберегающие технологии» ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет им. В.М. Кокова» и показал высокие качества анаэробного сбраживания отходов птицеводства.An experimental sample of the bioreactor was manufactured and tested in the laboratory “Energy-saving technologies” of the Federal State Budget Educational Institution of Higher Education “Kabardino-Balkarian State Agrarian University named after V.M. Kokova ”and showed high qualities of anaerobic digestion of poultry waste.
Предлагаемая конструкция биореактора по сравнению с прототипом и другими техническими решениями имеет следующие преимущества:The proposed bioreactor design in comparison with the prototype and other technical solutions has the following advantages:
- простота и малая металлоемкость конструкции;- simplicity and low metal construction;
- способность выполнения одновременно нагрева и перемешивания биомассы;- the ability to perform both heating and mixing biomass;
- способность снизить энергетические затраты на нагрев биомассы;- the ability to reduce energy costs for heating biomass;
- способность увеличить объем выхода биогаза.- the ability to increase the output of biogas.
Источники информацииInformation sources
1. Пат. 2491330 Российская Федерация МПК7 C12M 1/04. Биореактор емкостный / В.Н. Кононов, Н.А. Овсянникова; заявители и патентообладатели В.Н. Кононов, Н.А. Овсянникова. - №2011150342/10; заявл. 09.12.11; опубл. 27.08.13, Бюл. №24 - 10 с.: ил.1. Pat. 2491330 Russian Federation IPC 7 C12M 1/04. Capacitive bioreactor / V.N. Kononov, N.A. Ovsyannikov; Applicants and patent holders V.N. Kononov, N.A. Ovsyannikov. - No. 20111150342/10; declared 12/9/11; publ. 08/27/13, Bull. No. 24 - 10 pp., Ill.
2. Пат. 2430153 Российская Федерация МПК7 C12M 1/04. Биореактор / Д.Ю. Суслов, Л.А. Кущев; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова». - №2009139543/13; заявл. 26.10.09; опубл. 10.05.11, Бюл.№13 - 7 с.: ил.2. Pat. 2430153 Russian Federation IPC 7 C12M 1/04. Bioreactor / D.Yu. Suslov, L.A. Kushchev; applicant and patent holder of GOU VPO Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov. " - No. 2009139543/13; declared 10/26/09; publ. 05/10/11, Bull. No. 13 - 7 pp .: ill.
3. Пат. 2065408 Российская Федерация МПК6 C02F 3/28. Биогазовая установка / А.К. Ильин, О.П. Ковалев, В.А. тимошенко; заявитель и патентообладатель: Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАН. - №94011881/26; заявл. 05.04.94; опубл. 20.08.96.3. Pat. 2065408 Russian Federation IPC 6 C02F 3/28. Biogas plant / A.K. Ilyin, O.P. Kovalev, V.A. Tymoshenko Applicant and patent holder: Institute for Marine Technology Problems, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences. - No. 94011881/26; declared 04/05/94; publ. 08/20/96.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015109021/13U RU152918U1 (en) | 2015-03-13 | 2015-03-13 | BIOREACTOR |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015109021/13U RU152918U1 (en) | 2015-03-13 | 2015-03-13 | BIOREACTOR |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU152918U1 true RU152918U1 (en) | 2015-06-20 |
Family
ID=53434131
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015109021/13U RU152918U1 (en) | 2015-03-13 | 2015-03-13 | BIOREACTOR |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU152918U1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2610674C1 (en) * | 2016-02-29 | 2017-02-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Красноярский государственный аграрный университет" | Bioreactor for biochemical processes |
RU174157U1 (en) * | 2017-05-31 | 2017-10-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет им. В.М. Кокова" (ФГБОУ ВО Кабардино-Балкарский ГАУ) | BIOREACTOR |
RU220010U1 (en) * | 2023-05-23 | 2023-08-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный аграрный университет" | Laboratory bioreactor |
-
2015
- 2015-03-13 RU RU2015109021/13U patent/RU152918U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2610674C1 (en) * | 2016-02-29 | 2017-02-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Красноярский государственный аграрный университет" | Bioreactor for biochemical processes |
RU174157U1 (en) * | 2017-05-31 | 2017-10-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет им. В.М. Кокова" (ФГБОУ ВО Кабардино-Балкарский ГАУ) | BIOREACTOR |
RU220962U1 (en) * | 2023-03-22 | 2023-10-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Удмуртский государственный аграрный университет" | BIOREACTOR WITH AN ACTIVE SYSTEM FOR MOVEMENT OF FERMENTABLE MASS |
RU220010U1 (en) * | 2023-05-23 | 2023-08-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный аграрный университет" | Laboratory bioreactor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1868934B (en) | Skid-mounted combined high temperature constant temperature methane comprehensive utilization system | |
US4356269A (en) | Plant for the production of methane | |
CN103834560A (en) | Acid producing fermentation tank for treating kitchen wastes and producing carbon source | |
US4481293A (en) | Method for the production of methane | |
KR20150127459A (en) | That warm water circulator is equipped fodder fermentation tank | |
CN103304123A (en) | Heat energy recycling device for producing biogas by waste heat and operating mode thereof | |
KR101780266B1 (en) | Jar-drum type apparatus for decreasing sludge within blade and method for decreasing dewatered sludge in sewage using jar-drum type sludge decreasing apparatus | |
CN102533528A (en) | Sealed continuous culture experimental apparatus based on simulation of microalgae amplification culture | |
RU152918U1 (en) | BIOREACTOR | |
CN104774751A (en) | Efficient continuous treatment system of livestock and poultry organic wastes, and treatment method thereof | |
CN202881009U (en) | Insulation circulating water purification system for aquaculture | |
KR20130091535A (en) | Microbe culture apparatus for inducing anaerobic digestion activity of organic wastes | |
RU174157U1 (en) | BIOREACTOR | |
KR100758506B1 (en) | A excretions fermented device | |
RU185403U1 (en) | PLANT FOR INDUSTRIAL PROCESSING OF SLUT-LIGNIN | |
RU2579787C1 (en) | System for accelerated aerobic processing of biomass | |
RU2595143C1 (en) | Reactor for aerobic fermentation of biomass | |
RU129096U1 (en) | AGRICULTURAL RESOURCE SYSTEM OF AGRICULTURAL PRODUCTION | |
CN207749053U (en) | Waste water liquid biological bacterial manure complete set of equipments | |
CN207552294U (en) | A kind of microorganism incubator and water cleaning systems | |
CA1221478A (en) | Apparatus for the production of methane | |
RU68919U1 (en) | DEVICE FOR MIXING SUBSTRATE IN ANAEROBIC ORGANIC WASTE FERRING REACTOR | |
RU2500627C2 (en) | Device for aerobic-anaerobic processing of organic substrates | |
RU149586U1 (en) | METANTENK | |
KR101732680B1 (en) | Apparatus For Treating Sludge From Slaughter House |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20150829 |