RU220010U1

RU220010U1 - Лабораторный биореактор

Info

Publication number: RU220010U1
Application number: RU2023113278U
Authority: RU
Inventors: Юрий Александрович Киров; Виктор Юрьевич Копытин; Александр Владимирович Петушков; Сергей Владимирович Денисов; Дмитрий Николаевич Котов; Владимир Александрович Киров; Юлия Зиновьевна Кирова; Кирилл Александрович Жичкин; Константин Валериевич Титоренко
Filing date: 2023-05-23
Publication date: 2023-08-21

Abstract

Полезная модель относится к лабораторному оборудованию, а именно к установкам для исследования метанового сбраживания органической массы, например растительных и хозяйственных отходов, навоза, сточных вод и т.п., с получением экологически чистого органического удобрения и выработкой биогаза в лабораторных условиях. Лабораторный биореактор содержит метантенк 1, состоящий из днища 2 с выгрузным патрубком 3 отвода переработанной биомассы, корпуса 4 с тепловым контуром 5, трубопровода теплоносителя 6 и температурного датчика 7, крышки 8. На крышке 8 установлен загрузочный патрубок 9 приема исходной биомассы, газовый клапан 10 для отвода биогаза и электропривод 11 вала мешалки 12 с лопатками 13. Лабораторный биореактор устанавливается на горизонтальном основании 14 с помощью опоры 15 и шарнира 16 в положении, которое фиксируется рейкой 17 и фиксирующими планками 18. Полезная модель направлена на решение задачи по созданию лабораторного биореактора для исследования метанового сбраживания органических отходов с получением биогаза с улучшенными функциональными возможностями: способностью эффективно осуществлять технологический процесс перемешивания биомассы.

Description

Полезная модель относится к лабораторному оборудованию, а именно к установкам для исследования метанового сбраживания органической массы, например, растительных и хозяйственных отходов, навоза, сточных вод и т.п., с получением экологически чистого органического удобрения и выработкой биогаза в лабораторных условиях.

Известна конструкция лабораторной установки для получения биогаза, содержащая колбу с плотно закрывающейся резиновой пробкой с отводной стеклянной трубкой и мягким баллоном для приемки газа. Колба выполнена в виде биореактора, представляющего собой стеклянный цилиндр с притертой крышкой. В нижней части цилиндра имеются стеклянный фильтр и патрубок для отвода образующегося биогаза, который последовательно соединен с адсорбером, ротаметром и пробоотборником для отбора проб биогаза для хроматографического анализа [1].

Недостатками данного технического решения являются низкая функциональность и эффективность моделирования технологического процесса из-за отсутствия нагревательных элементов в биореакторе, позволяющих ускорить процесс брожения биомассы, малоэффективной защиты от образования "корки" и отсутствия механизма интенсивного перемешивания биомассы, приводящее к образованию "застойных" зон, использования стекла в качестве материала для биореактора, что заметно увеличивает теплопотери через стенки и снижает качество работы метанобразующих бактерий.

Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является лабораторная установка для исследования метанового сбраживания органических отходов с получением биогаза, содержащая биореактор, снабженный мешалкой, ручка которой герметично закреплена в крышке биореактора, герметичной гильзой, выполненной из материала с высокой теплопроводностью и устойчивостью к биокоррозии, в полости которой установлен нагреватель, соединенный с автоматическим регулятором температуры, имеющим датчик, расположенный в биореакторе, соединенным с ресивером через гидрозатвор [2].

Недостатками данного технического решения являются низкая функциональность и эффективность моделирования технологического процесса из-за отсутствия возможности изменения режимов перемешивания биомассы.

Полезная модель направлена на решение задачи по созданию лабораторного биореактора для исследования метанового сбраживания органических отходов с получением биогаза с улучшенными функциональными возможностями: способностью эффективно осуществлять технологический процесс перемешивания биомассы.

Технический результат - изменение режимов перемешивания биомассы.

Технический результат достигается тем, что лабораторный биореактор, содержащий метантенк с герметично закрывающейся крышкой, мешалку, тепловой контур, выполненный из материала с высокой теплопроводностью, в полости которого, установлен нагреватель, температурный датчик, расположенный внутри корпуса биореактора, и подключенный к автоматическому регулятору, к которому в свою очередь подключен электропривод вала мешалки с лопатками, при этом биореактор своим днищем размещен через шарнир на опоре и закреплен фиксирующей планкой на рейке.

Сущность полезной модели поясняется чертежами

на фиг. 1 представлен общий вид лабораторного биореактора;

на фиг. 2 - рейка с фиксирующими планками;

на фиг. 3 - положение «слив» лабораторного биореактора.

Лабораторный биореактор содержит метантенк 1, состоящий из днища 2 с выгрузным патрубком 3 отвода переработанной биомассы, корпуса 4 с тепловым контуром 5, выполненным из материала с высокой теплопроводностью, в полости которого, установлен трубопровод теплоносителя 6, температурного датчика 7 и с герметично закрывающейся крышки 8. На крышке 8 установлен загрузочный патрубок 9 приема исходной биомассы, газовый клапан 10 для отвода биогаза и электропривод 11 вала мешалки 12 с лопатками 13. Температурный датчик 7, расположен внутри корпуса 4 биореактора, и подключен к автоматическому регулятору 19, к которому в свою очередь подключен электропривод 11. Автоматический регулятор 19 закреплен на корпусе 4.

Лабораторный биореактор устанавливается на горизонтальном основании 14 с помощью опоры 15 и шарнира 16 в положении, которое фиксируется рейкой 17 и фиксирующими планками 18.

Лабораторный биореактор работает следующим образом.

Исходная биомассы в виде подготовленных органических отходов объемом 2/3 от общего объема загружается в метантенк 1 через загрузочный патрубок 9, где происходит процесс переработки (метаногенез) субстрата в высококачественное органическое удобрение - эффлюент и альтернативный источник энергии - биогаз. В зависимости от выбранного температурного режима анаэробного сбраживания задается необходимая температура теплоносителя 6 в тепловом контуре 5, которая контролируется температурным датчиком 7. Датчик 7 фиксирует достижение биомассой температуры 32-37°С. Сигнал об этом подается на автоматический регулятор 19, который в свою очередь включает электропривод 11. Перемешивание перерабатываемой биомассы в метантенке 1 происходит с помощью электропривода 11 вала мешалки 12 с лопатками 13. Для исключения образования осадка, мертвых зон и обеспечения равномерного перемешивания всего объема перерабатываемого субстрата, метантенк 1, установлен на опоре 15 через шарнир 16, и фиксируется планкой 18 на рейке 17 в положении, которое соответствует выбранному углу. Образующийся в результате анаэробного сбраживания биогаз отводится из метантенка 1 через газовый клапан 10. Сбраживаемая биомасса по завершению цикла переработки сливается через выгрузной патрубок 3. При необходимости полного опустошения метантенка, необходимо предварительно установить его в положение «слив» на рейке 17.

Таким образом, использование заявляемой полезной модели позволит расширить функциональные возможности лабораторной установки за счет возможности наглядно и эффективно отражать технологический процесс перемешивания биомассы, ее разложения и выделения биогаза, сохраняя при этом высокую надежность работы.

Источники информации

1. Патент № 2368884 C1 Российская Федерация, МПК G01N 1/22 Лабораторная установка по получению биогаза : № 2008103044/12 : заявл. 28.01.2008 : опубл. 27.09.2009 / Г. Г. Ягафарова, А. М. Шаимова, Л. А. Насырова, Р. Р. Фасхутдинов ; заявитель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет".

2. Патент на полезную модель № 105449 U1 Российская Федерация, МПК G01N 1/22 Лабораторная установка для исследования метанового сбраживания органических отходов с получением биогаза : № 2011102657/05 : заявл. 24.01.2011 : опубл. 10.06.2011 / С. Р. Калачева, А. Е. Кондратьев ; заявитель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ). (прототип).

Claims

Лабораторный биореактор, содержащий метантенк с герметично закрывающейся крышкой, состоящий из днища с выгрузным патрубком, корпуса с тепловым контуром, выполненным из материала с высокой теплопроводностью, в полости которого установлен нагреватель, мешалки с лопатками, при этом на крышке закреплен загрузочный патрубок, газовый клапан и электропривод вала мешалки, причем внутри корпуса установлен температурный датчик, подключенный к автоматическому регулятору, к которому в свою очередь подключен электропривод вала мешалки, при этом биореактор своим днищем размещен через шарнир на опоре и закреплен фиксирующей планкой на рейке.