RU2234468C1

RU2234468C1 - Methane tank

Info

Publication number: RU2234468C1
Application number: RU2003125928A
Authority: RU
Original assignee: Андрюхин Тимофей Яковлевич
Priority date: 2003-08-22
Filing date: 2003-08-22
Publication date: 2004-08-20

Abstract

FIELD: municipal management and agriculture, in particular, apparatuses used in animal and poultry farms as part of equipment of biogas and biological humus gas equipment for production of various organic wastes of fuel biogas and organic fertilizers.

SUBSTANCE: methane tank has horizontal, preferably cylindrical, reservoir divided by partitions into transverse through-flow fermentation chambers, which alternatively do not reach top and bottom part of reservoir, with individual gas sections with gas collectors being defined above each pair of flow-through chambers, and is further equipped with charging and discharge branch pipes, heaters for fermented mass, hatches for cleaning of said chambers from sediment, and gas pipeline leading to gas holder and connected to gas collectors of gas sections. Fermentation chambers are equipped with injectors connected to intake pumps via suction pipelines for sucking of fermented mass from respective fermentation chamber for introducing of said mass into injectors connected via suction pipeline to gas collector of gas sections above previous fermentation chambers and via pressure pipeline provided with devices for dispersal of gas-liquid mixture flows from injectors furnishing said fermentation chambers.

EFFECT: increased efficiency by complete utilization of liquid and gaseous decomposition products, more complete mineralization of organic substances of fermented mass and increased amounts of biogas.

3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к коммунальному и к сельскому хозяйствам и преимущественно предназначается к использованию на животноводческих и птицеводческих фермах, комплексах и фабриках для последовательного пофазного анаэробного сбраживания различных сбраживаемых разжиженных и измельченных органических отходов с выработкой из них горючего биогаза на энергетические цели и высококачественных обеззараженных от патогенной микрофлоры, гельминтов, их яиц и семян сорняков минерализованных органических удобрений.The invention relates to utilities and agriculture, and is primarily intended for use on livestock and poultry farms, complexes and factories for sequential phase-by-phase anaerobic digestion of various fermentable liquefied and ground organic wastes with the production of combustible biogas for energy purposes and high-quality disinfected from pathogenic microflora, helminths, their eggs and weed seeds of mineralized organic fertilizers.

Известен метантенк для последовательного пофазного анаэробного сбраживания различных сбраживаемых разжиженных и измельченных органических отходов с выработкой из них горючего биогаза и обеззараженных органических удобрений, содержащий горизонтальный цилиндрической формы резервуар, разделенный внутри тремя поперечными перегородками на четыре проточные камеры сбраживания с общим газосборным пространством над ними с трубой газоудаления при одинаковом уровне жидкости с возможностью ее последовательного перетекания из камеры в камеру при заполнении резервуара, что обеспечивает последовательное пофазное анаэробное сбраживание загружаемой в метантенк свежей разжиженной и измельченной органической массы с ее выводом из метантенка сброженной.Known digesters for sequential phase-by-phase anaerobic digestion of various fermentable liquefied and ground organic waste with the production of combustible biogas and disinfected organic fertilizers, containing a horizontal cylindrical tank, divided inside three transverse baffles into four flow-through fermentation chambers with a common gas collecting space above them with a pipe at the same liquid level with the possibility of its sequential flow from the chamber to the chamber when filling the tank, which provides sequential phase-by-phase anaerobic digestion of fresh liquefied and crushed organic matter loaded into the digester with its output from the digester digested.

Для подогрева сбраживаемой в утепленном метантенке массы установлены греющие радиаторы, а для ее перемешивания в камерах над камерами во всю длину резервуара установлен вращающийся от привода вал с обособленными для каждой камеры плоскими сетчатыми мешалками /см. Калюжный С.В. и др. "Биогаз: проблемы и решения", - Итоги науки к техники - "Биотехнология" ВИНИТИ АН СССР/, M., 1988, т.21, с.80-82, рис.24.To heat the mass fermented in the insulated digester, heating radiators were installed, and to mix it in the chambers above the chambers, a shaft rotating from the drive was installed with chambers separated from the drive with flat mesh mixers separate for each chamber / cm. Kalyuzhny S.V. and others. "Biogas: problems and solutions", - Results of science to technology - "Biotechnology" VINITI AN USSR /, M., 1988, v.21, S.80-82, Fig. 24.

Недостатком приведенного выше известного метантенка является то, что вырабатываемый в первой фазе анаэробного сбраживания в первых двух камерах в кислой среде при рН менее 7,0 тощий биогаз /водород, углекислота и сероводород/ не поступает в сбраживаемую во второй фазе щелочной среды массу в последних двух камерах при рН более 7,2, а смешивается в общем газовом пространстве с вырабатываемым в них высококалорийным биогазом, что тем самым снижает калорийность вырабатываемого биогаза, выходящего из метантенка. Недостатком является и то, что общее механическое перемешивание сбраживаемой массы одновременно во всех четырех камерах перемещает из кислой среды первой фазы сбраживания в первых двух камерах в щелочную среду второй фазы сбраживания в двух последних камерах как нерасщепленные /негидролизованные/ всплывающие и осаждающиеся органические вещества, которые не могут быть расщеплены в щелочной среде второй фазы сбраживания, так и минеральные включения /почва, глина, песок, мелкий гравий, ракушка к др./, выпадающие в осадок с заиливанием камер сбраживания.The disadvantage of the above known digester is that the lean biogas / hydrogen, carbon dioxide and hydrogen sulfide / produced in the first phase of anaerobic digestion in the first two chambers in an acidic environment at pH less than 7.0 does not enter the mass fermented in the second phase of the alkaline medium in the last two chambers at a pH of more than 7.2, and mixes in the common gas space with the high-calorie biogas produced in them, which thereby reduces the calorific value of the biogas produced, leaving the digester. The disadvantage is that the general mechanical mixing of the fermented mass simultaneously in all four chambers transfers from the acidic medium of the first fermentation phase in the first two chambers to the alkaline medium of the second fermentation phase in the last two chambers as undigested / non-hydrolyzed / floating and precipitating organic substances that are not mineral inclusions (soil, clay, sand, fine gravel, shells, etc.) that precipitate with siltation of kame can also be split in an alkaline medium of the second phase of fermentation fermentation.

Известен также метантенк установки для производства биогаза по авторскому свидетельству СССР №1198026, содержащий утепленный и обогреваемый горизонтальный цилиндрической формы резервуар, разделенный внутри пятью поперечными перегородками, попеременно не доходящими до верха и низа резервуара, на шесть проточных камер сбраживания с образованием трех газовых секций по одной над каждой парой камер сбраживания с газосборниками над обособленными тремя газовыми секционными пространствами поочередно последовательно сбраживаемой в камерах массой, загрузочный и разгрузочный патрубки, теплообменник, люки очистки камер, газопровод к газгольдеру, что обеспечивает последовательное пофазное анаэробное сбраживание разжиженных и измельченных различных сбраживаемых органических отходов с выработкой из них горючего биогаза и обеззараженных частично минерализованных органических удобрений.The digester of a biogas plant according to USSR author's certificate No. 1198026 is also known. It contains a heated and heated horizontal cylindrical tank divided inside by five transverse partitions, alternately not reaching the top and bottom of the tank, into six flow-through fermentation chambers with the formation of three gas sections, one each above each pair of digestion chambers with gas collectors above separate three gas section spaces, alternately sequentially fermented in chambers Assa, the loading and unloading pipes, heat exchanger, purification chambers hatches pipeline to gas tanks that provides consistent single-pole anaerobic digestion and compacting comminuted different fermentable organic waste generation are combustible biogas and disinfected partially mineralized organic fertilizers.

Недостатком этого известного по авторскому свидетельству СССР №1198026 метантенка является то, что газообразные продукты расщепления /гидролизации/ органических веществ /водород, углекислота и сероводород/, образуемые симбиозом микроорганизмов в первой фазе сбраживания в кислой среде при рH менее 7,0 в первых двух камерах, не могут быть подведены для их использования во второй фазе сбраживания в нейтральной и в щелочной среде, осуществляемой при рН более 7,2 в последующих камерах, тогда как соединение всех трех газосборников с газопроводом к газгольдеру устанавливает неизбежность смешивания разносоставных и разнокалорийных биогазов, вырабатываемых в разных фазах сбраживания в различных камерах, что снижает качество и калорийность поступающего в газгольдер биогаза. Недостатком является и то, что очистка первой камеры от минеральных осадков возможна только при ее полном опорожнении от сбраживаемой в ней массы.The disadvantage of this methane tank, known from USSR author’s certificate No. 1198026, is that the gaseous products of cleavage / hydrolysis / organic substances / hydrogen, carbon dioxide and hydrogen sulfide /, formed by the symbiosis of microorganisms in the first phase of fermentation in an acidic environment with pH less than 7.0 in the first two chambers cannot be summed up for their use in the second phase of fermentation in a neutral and alkaline environment, carried out at a pH of more than 7.2 in subsequent chambers, whereas the connection of all three gas collectors with a gas pipeline to azgolderu sets inevitable mixing raznosostavnyh and raznokaloriynyh biogas produced in the different phases of the fermentation in the different chambers that reduce the quality and calorific entering the gasholder biogas. The disadvantage is that the cleaning of the first chamber from mineral deposits is possible only when it is completely emptied from the mass fermented in it.

Вместе с тем по своем технической сущности и достигаемому результату известный по авторскому свидетельству СССР №1198026 метантенк является наиболее близким к изобретению.At the same time, in its technical essence and the achieved result, the digester known according to the USSR author's certificate No. 1198026 is the closest to the invention.

Задачей настоящего изобретения является создание такого метантенка для последовательного пофазного анаэробного сбраживания различных сбраживаемых разжиженных и измельченных органических отходов, который устранял бы приведенные выше недостатки известного метантенка и обеспечивал бы полное использование всех жидких и газообразных продуктов распада симбиозом расщепляющих /гидролизующих/ микроорганизмов сложных соединений органических веществ /целлюлозу, лигнин, жиры, белки и другие вещества/, осуществляемых в первой кислой фазе сбраживания при рН менее 7,0 и поступающих затем на сбраживание в щелочную среду второй фазы сбраживания при рН более 7,2 с обеспечением наиболее полной минерализации органических веществ сбраживаемой массы при повышении в ней содержания гумуса, увеличение количества вырабатываемого биогаза из органического вещества при повышении его калорийности. Задачей является также и обеспечение возможности удаления из первой камеры метантенка минеральных осадков без ее опоржнения.The objective of the present invention is to provide such a digester for sequential phase anaerobic digestion of various fermentable liquefied and ground organic waste, which would eliminate the above disadvantages of the known digester and ensure the full use of all liquid and gaseous decomposition products by symbiosis of decomposing / hydrolyzing / microorganisms of complex compounds of organic substances / cellulose, lignin, fats, proteins and other substances / carried out in the first acid phase Aging at a pH of less than 7.0 and then transferred to the alkaline medium for fermentation of the second phase of fermentation at a pH of more than 7.2, ensuring the most complete mineralization of the organic matter of the fermented mass with an increase in its humus content, an increase in the amount of biogas produced from organic matter with an increase in it calories. The task is also to ensure the possibility of removing from the first chamber a digester of mineral sediments without its emptying.

Согласно изобретению поставленная задача достигается тем, что у камер сбраживания выполнены инжекторы, соединенные с насосами забора всасывающими трубопроводами сбраживаемой в этих камерах массы о вводом ее в инжекторы, каждый из которых соединен всасывающим газопроводом с гааосборником газовых секций над предыдущими камерами сбраживания и напорным трубопроводом с рассредоточителями потоков газожидкостной смеси из инжекторов, выполненных в этих же камерах сбраживания, тогда как газосборники первой и второй газовых секций или газосборник только первой газовой секции соединены с газопроводом к газгольдеру парой обособленных газопроводов, в один из которых встроен редукционный клапан сброса избыточного давления биогаза в газовых секциях в газопровод к газгольдеру, а во второй - встроен редукционный клапан ввода биогаза из газопровода к газгольдеру в газовые секции при образовании в них повышенного вакуума. Достигается поставленная задача и тем, что в люк очистки первой камеры сбраживания встроен шнек удаления из нее минеральных осадков с затвором-выгружателем.According to the invention, the stated task is achieved in that the fermentation chambers have injectors connected to the intake pumps by the suction pipelines of the mass to be fermented in these chambers and to enter it into the injectors, each of which is connected by a suction gas pipeline to a gas collector of gas sections above the previous fermentation chambers and a pressure pipe with distributors gas-liquid mixture flows from injectors made in the same digestion chambers, whereas gas collectors of the first and second gas sections or gas only the first gas section is connected to the gas pipeline to the gas tank by a pair of separate gas pipelines, one of which has a pressure relief valve for biogas overpressure in the gas sections built into the gas pipe to the gas tank, and the second has a pressure valve for biogas input from the gas pipe to the gas tank when the formation of an increased vacuum in them. The task is achieved by the fact that in the cleaning hatch of the first digestion chamber there is a built-in screw for removing mineral deposits from it with a gate-unloader.

На Фиг.1 чертежа схематично показан общий вид метантенка в разрезе в шестикамерном его исполнении; на Фиг.2 - вид по А-А на Фиг.1; на Фиг.3 - вид по Б-Б на Фиг.1 и на Фиг.4 - общий вид метантенка в разрезе в четырехкамерном его исполнении.Figure 1 of the drawing schematically shows a General view of the digester in section in its six-chamber execution; figure 2 is a view along aa in figure 1; figure 3 is a view along BB in figure 1 and figure 4 is a General view of the digester in section in its four-chamber execution.

Приведенный на Фиг.1-3 метантенк в шестикамерном его исполнении представляет собой горизонтальный цилиндрической формы резервуар 1, который пятью внутренними поперечными перегородками 2, попеременно не доходящими до верха и низа резервуара 1, разделен на шесть камер 8 с образованием трех газовых секций 4 с газосборниками /по одной газовой секции 4 над каждой парой камер 3/, что обеспечивает последовательную проточность сбраживаемой в камерах 3 массы с организацией в них пофазного анаэробного сбраживания с раздельным поэтапным образованием и сбором жидких и газообразных продуктов расщепления /гидролизации/ первой фазы с их общим использованием при второй фазе сбраживания.Shown in Figs. 1-3, the digester in its six-chamber design is a horizontal cylindrical tank 1, which is divided into six chambers 8 with five internal transverse baffles 2, alternately not reaching the top and bottom of the tank 1, with the formation of three gas sections 4 with gas collectors / one gas section 4 above each pair of chambers 3 /, which ensures consistent flow rate of the mass fermented in chambers 3 with the organization of phase anaerobic fermentation in them with a separate gradual formation collecting of liquid and gaseous products of the cleavage / hydrolyzation / first phase with their common usage during the second fermentation phase.

Проточность сбраживаемых в метантенке разжиженных и измельченных органических отходов осуществляется при его загрузках, что побуждает перетекание сбраживаемой массы из камеры в камеру через перегородки 2 и под ними /на Фиг.1 места перетеканий сбраживаемой в камерах массы показаны дуговыми стрелками/ и что обеспечивает выгрузку из метантенка сброженной массы из последней камеры 3. Стрелками на Фиг.1 показаны также направления потоков в трубопроводах и в газопроводах.The flow of liquefied and crushed organic waste fermented in a digester is carried out when it is loaded, which causes the fermented mass to flow from the chamber to the chamber through the partitions 2 and below them (in Fig. 1, the flow of the fermented mass in the chambers is shown by arc arrows) and this ensures discharge from the digester fermented mass from the last chamber 3. The arrows in Fig. 1 also show the flow directions in pipelines and gas pipelines.

Загрузка резервуара 1 свежими разжиженными и измельченными органическими отходами осуществляется в первую камеру 3, в которую встроен загрузочный патрубок 5, а для выгрузки сброженной в метантенке массы из последней камеры 3 выполнен разгрузочный патрубок 6. В первых двух и в двух центральных камерах 3 установлены нагреватели 7 сбраживаемой массы с трубами циркуляции греющей воды.The tank 1 is loaded with fresh liquefied and crushed organic waste into the first chamber 3, into which the loading nozzle 5 is built-in, and for unloading the mass fermented in the digester from the last chamber 3, the discharge nozzle 6. The heaters 7 are installed in the first two and two central chambers 3 fermentable mass with heating water circulation pipes.

Под камерами 3 и по торцам выполнены люки 8 для очистки их от осадков, а для отвода вырабатываемого в метантенке биогаза в газгольдер выполнен газопровод 9. Для отсоса вырабатываемого в первых и в центральных камерах 3 биогаза, накапливаемого в газовых секциях 4 над ними, установлены инжекторы 10 с насосами 11, которые газопроводом всасывания 12 соединены с соответствующими газосборниками газовых секций 4, а напорным трубопроводом 13 с рассредоточителями потоков 14, установленных в третьей и в пятой камерах 3, куда возвращается забираемая из этих же камер всасывающими патрубками насосов 11 сбраживаемая в них масса в виде образованной в инжекторе 10 газожидкостной смеси, обеспечивая тем самым эффективное перемешивание сбраживаемой во второй фазе массы с жидкими и газообразными продуктами расщепления /гидролизации/ органических веществ первой фазы сбраживания.Under the chambers 3 and at the ends, hatches 8 are made for cleaning them from precipitation, and for the removal of biogas generated in the digester into the gas tank, a gas pipeline is made 9. For the extraction of biogas generated in the first and central chambers 3, accumulated in the gas sections 4 above them, injectors are installed 10 with pumps 11, which are connected by a suction pipeline 12 to the corresponding gas collectors of the gas sections 4, and a pressure pipe 13 with flow distributors 14, installed in the third and fifth chambers 3, to which the one taken from these e cameras suction pump nozzles 11 therein fermentable mass as formed in the injector 10, the gas-liquid mixture, thereby providing efficient mixing of the fermentation in the second phase weight liquid and gaseous products of the cleavage / hydrolyzation / organic matter of the first phase of fermentation.

Газосборники первых двух газовых секций 4 соединены с газопроводом к газгольдеру 9 парой обособленных газопроводов, в один из которых встроен редукционный клапан 15 сброса избыточного давления биогаза в газовых секциях 4 в газопровод к газгольдеру 9, а во второй - редукционный клапан 16 ввода биогаза из газопровода к газгольдеру 9 в соответствующие газовые секции 4 при образовании в них повышенного вакуума.The gas collectors of the first two gas sections 4 are connected to the gas pipeline to the gas holder 9 by a pair of separate gas pipelines, one of which has a pressure reducing valve 15 for biogas overpressure relief in the gas sections 4 integrated into the gas pipe to the gas holder 9, and the second has a pressure reducing valve 16 for introducing biogas from the gas pipe to gas holder 9 into the corresponding gas sections 4 with the formation of high vacuum in them.

Для удаления минеральных осадков из первой камеры 3 без ее опорожнения от сбраживаемой в ней массы в люк 8 первой камеры встроен шнек 17 с секторным затвором-выгружателем.To remove mineral deposits from the first chamber 3 without emptying it from the fermented mass in it, an auger 17 with a sector shutter-unloader is built into the hatch 8 of the first chamber.

В резервуаре 1 также выполнены деаэрационные вентили 18 на газосборниках газовых секций 4, патрубки опорожнения камер сбраживания 3 с задвижками 19, боковые люки 20 осмотра камер сбраживания 3, опоры 21 резервуара 1 и теплоизоляция всей внешней поверхности метантенка.In the tank 1, deaeration valves 18 are also made on the gas collectors of the gas sections 4, emptying pipes of the fermentation chambers 3 with valves 19, side hatches 20 for inspecting the fermentation chambers 3, supports 21 of the tank 1 and thermal insulation of the entire outer surface of the digester.

Нумерация одноименных по назначению и выполнению позиций и деталей приведенного на Фиг.4 метантенка четырехкамерного исполнения полностью совпадает с их нумерацией приведенного на Фиг.1-3 метантенка шестикамерного исполнения за исключением дополненных на Фиг.4 позиций 23 и 24, обозначающих рукоятки ручного привода к шнеку 17 и его секторному затвору-выгружателю.The numbering of the positions and details of the same purpose and details of the four-chamber digester shown in FIG. 4 completely coincides with their numbering of the six-chambered digester shown in FIGS. 1-3, with the exception of the positions 23 and 24 supplemented in FIG. 4, which indicate the hand drive handles to the screw 17 and its sector shutter-unloader.

В целях предотвращения образования в первых двух камерах сбраживания 3 корки из легко всплывающих малоплотных и воздухосодержащих измельченных органических сбраживаемых веществ /сено, солома, перо и пух птицы и др./ в этих камерах устанавливаются мешалки, которые на чертежах не показаны, т.к. их выполнение возможно во многих механических, гидравлических, газовых, газожидкостных и других вариантах исполнения.In order to prevent the formation of 3 peels in the first two fermentation chambers from easily pop-up low-density and air-containing crushed organic fermentable substances / hay, straw, feather and bird fluff, etc. /, agitators are installed in these chambers, which are not shown in the drawings, because their implementation is possible in many mechanical, hydraulic, gas, gas-liquid and other versions.

Работа предлагаемого изобретением метантенка в шести или в четырехкамерном его исполнении, - в зависимости от вида, состава, качества и влажности сырья, необходимости обеспечения гарантированного эффективного обеззараживания сбраживаемых разжиженных и измельченных органических отходов от патогенной микрофлоры, гельминтов, их яиц и семян сорняков, - может осуществляться в широком диапазоне разных доз периодической, цикличной или непрерывной загрузки при температурах сбраживания от 10°С до 60°С, что назначается технологическим регламентом конкретного использования метантенка, обуславливающим также уровень минерализации органических веществ вырабатываемого удобрения, содержание гумуса, количество и качество биогаза.The work of the inventive digester in six or four-chamber execution, depending on the type, composition, quality and humidity of the raw materials, the need to ensure guaranteed effective disinfection of fermentable liquefied and ground organic waste from pathogenic microflora, helminths, their eggs and weed seeds, can carried out in a wide range of different doses of periodic, cyclic or continuous loading at fermentation temperatures from 10 ° C to 60 ° C, which is prescribed by the technological regulations ohm specific use digester that contributes to the level of mineralization of organic substances produced fertilizer, humus content, the quantity and quality of biogas.

Анаэробное последовательное пофазное сбраживание различных разжиженных и измельченных сбраживаемых органических отходов сельского и коммунального хозяйств в предложенном изобретении - проточном метантенке выполняют следующим образом.Anaerobic sequential phase-by-phase fermentation of various liquefied and crushed fermentable organic waste from agricultural and public utilities in the proposed invention, a flow digester, is carried out as follows.

Крупноразмерные органические отходы измельчают до размера частиц 12-15 мм и разжижают до влажности 92±2%, используя для этого в качестве разжижителя ранее сброженную массу влажностью 97-98%, что обеспечивает обсеменение свежей органики симбиозом сбраживающих микроорганизмов и исключает при этом необходимость использовать воду в качестве разбавителя.Large-sized organic waste is crushed to a particle size of 12-15 mm and diluted to a moisture content of 92 ± 2%, using a previously fermented mass with a moisture content of 97-98% as a diluent, which ensures that fresh organic matter is seeded with a symbiosis of fermenting microorganisms and eliminates the need to use water as a diluent.

Поскольку в составе экскрементов и навоза от животных и птицы имеет место нахождения в них почвы, глины, песка, камушков, гальки, ракушки и других минеральных включений, состав и количество которых обуславливается видом и методом содержания животных и птицы, то и в составе загружаемой в метантенк разжиженной и измельченной органической массе непременно будут минеральные включения, не участвующие в процессе сбраживания, для удаления которых в первой камере метантенка выполнен шнек 17 с секторным затвором-выгружателем, обеспечивающим удаление минеральных осадков и других осевших плотных несбраживаемых веществ из метантенка без опорожнения камеры от сбраживаемой массы.Since the composition of excrement and manure from animals and poultry contains soils, clay, sand, pebbles, pebbles, shells and other mineral inclusions, the composition and quantity of which is determined by the type and method of keeping animals and birds, then the composition loaded into the digesters of liquefied and crushed organic matter will certainly be mineral inclusions that are not involved in the digestion process, for the removal of which the digester in the first chamber is made with an auger 17 with a sector shutter-unloader providing removal of mineral deposits and other deposited substances from non-fermentable solid digester without emptying the chamber from the fermentation mass.

Подготовленная к сбраживанию разжиженная и измельченная органическая масса по патрубку 5 вводится в первую камеру 3, вытесняя из нее через первую перегородку 2 ранее сбраживаемую в ней массу во вторую камеру 3 /при первичном вводе метантенка в работу резервуар 1 заполняют водой с ее нагревом и с добавлением ранее сброженной массы или экскрементов крупного рогатого скота в количестве 10-15% емкости метантенка и выдержкой до поступления биогаза в газопровод 9, временно опущенного в емкость с водой/. Вводимая в первую камеру 3 масса, содержащая разноплотные органические вещества и минеральные включения, расслаивается на всплывающую и осаждающуюся органическую массу и на осаждающиеся минеральные включения, которые удаляются по мере их накопления шнеком 17 через его секторный затвор-выгружатель. Всплывшая малоплотная в первой камере 3 органика частично перетекает через перегородку во вторую камеру, тогда как оставшееся ее количество в первой камере совместно с осевшей более плотной органикой, смешиваясь со сбраживаемой в камере массой, обсемененной расщепляющими /гидролизующими/ микроорганизмами, - расщепляется с разрушением сложных соединений в более простые при образовании жидких и газообразных продуктов распада в виде жирных кислот и аминокислот и тощего биогаза /водород, сероводород и углекислота/. Жидкие продукты распада при загрузке метантенка перетекают из первой камеры во вторую камеру первой фазы сбраживания с кислой средой при рН менее 7,0, а тощий биогаз накапливается в первой газовой секции 4, откуда он по газопроводу 12 отсасывается в инжектор 10 с образованием газожидкостной смеси, состоящей из тощего биогаза первой газовой секции 4 и сбраживаемой массы в третьей камере 3 отсасываемой насосом 11 и под давлением вводимой в инжектор 10, а далее по напорному трубопроводу 13 в рассредоточитель потоков 14, установленный в третьей камере 3 и куда при загрузке метантенка под второй перегородкой 2 перетекает /на Фиг.1 показано дуговой стрелкой/ сброженная в первой фазе в первых двух камерах 3 подогретая масса, чем обеспечивается во второй фазе сбраживания эффективное перемешивание жидких и газообразных продуктов распада в первой фазе сбраживания с метаногенерирующими бактериями второй фазы сбраживания, осуществляемой в последующих камерах 3 в щелочной среде при рН более 7,2. Для более полного использования метаногенерирующими бактериями продуктов распада первой фазы сбраживания и повышения содержания метана в вырабатываемом биогазе, - вторым комплектом насоса 11 с инжектором 10, всасывающим газопроводом 12, напорным трубопроводом 13 и рассредоточителем потоков 14, выполненных у пятой камеры 3 сбраживания, - осуществляется отсос биогаза из второй газовой секции 4 с образованием из него и сбраживаемой в пятой камере 3 газожидкостной смеси, перемешиваемой со сбраживаемой в четвертой камере 3 массой, поступающей под четвертой перегородкой 2 из четвертой в пятую камеру 3 при загрузке метантенка.The liquefied and ground organic mass prepared for fermentation is introduced into the first chamber 3 through the nozzle 5, displacing the mass previously fermented in it into the second chamber 3 through the first partition 2 / when the digester is first put into operation, the tank 1 is filled with water with its heating and with addition previously fermented mass or cattle excrement in the amount of 10-15% of the digester tank and holding until biogas enters the gas pipeline 9, temporarily lowered into the tank with water /. The mass introduced into the first chamber 3, containing various-dense organic substances and mineral inclusions, is stratified into a pop-up and precipitated organic mass and deposited mineral inclusions, which are removed as they are accumulated by the screw 17 through its sectorial shutter-unloader. The organic matter that has popped up in the first chamber 3 partially flows through the septum into the second chamber, while the remaining amount in the first chamber together with the settled denser organics, mixed with the mass fermented in the chamber, seeded with cleavage / hydrolysis / microorganisms, breaks down with the destruction of complex compounds simpler in the formation of liquid and gaseous decomposition products in the form of fatty acids and amino acids and lean biogas / hydrogen, hydrogen sulfide and carbon dioxide /. When the methane tank is loaded, the liquid decomposition products flow from the first chamber to the second chamber of the first phase of fermentation with an acidic medium at a pH of less than 7.0, and lean biogas accumulates in the first gas section 4, from where it is sucked through the gas line 12 to the injector 10 with the formation of a gas-liquid mixture, consisting of lean biogas of the first gas section 4 and the fermented mass in the third chamber 3, which is sucked off by the pump 11 and injected under pressure into the injector 10, and then through the pressure pipe 13 to a flow distributor 14 installed in the third chamber 3 and where, when loading, a digester under the second partition 2 flows / in Fig. 1 shows an arc arrow / heated mass in the first two chambers 3 fermented in the first phase, which ensures effective mixing of liquid and gaseous decomposition products in the first phase of fermentation with methanogenous bacteria of the second phase of fermentation, carried out in subsequent chambers 3 in an alkaline medium at a pH of more than 7.2. For a more complete use by methanogenizing bacteria of the decay products of the first phase of fermentation and to increase the methane content in the produced biogas, a second pump set 11 with an injector 10, a suction pipe 12, a pressure pipe 13 and a flow distributor 14, made at the fifth fermentation chamber 3, is sucked biogas from the second gas section 4 with the formation from it and fermented in the fifth chamber 3 of the gas-liquid mixture, mixed with fermented in the fourth chamber 3 mass coming under the fourth partition 2 of the fourth in the fifth chamber 3 when loading the digester.

Предусматривается, что в первых двух газовых секциях 4 должен быть вакуум не более 2,0 кПа /200 мм вод. ст./, тогда как в третьей газовой секции 4, соединенной газопроводом 9 с газгольдером и изолированной от первых двух газовых секций 4, - давление биогаза, в соответствии с требованиями СНиП, устанавливается в пределах 1,5-2,5 кПа /150-250 мм вод. ст./.It is envisaged that in the first two gas sections 4 there should be a vacuum of not more than 2.0 kPa / 200 mm of water. / /, while in the third gas section 4, connected by a gas pipeline 9 to a gas tank and isolated from the first two gas sections 4, the biogas pressure, in accordance with the requirements of SNiP, is set within 1.5-2.5 kPa / 150- 250 mm of water. Art.

При прекращении работы насоса 11 с инжектором 10, а также при спонтанном обильном газообразовании в газовых секциях 4 первых четырех камер сбраживания 3, давление биогаза в них может превысить 2,0 кПа /200 мм вод. ст./, что обусловит автоматическое срабатывание редукционных клапанов 15 и биогаз из первых двух газовых секций 4 одновременно или порознь станет поступать в газопровод 9, тогда как в случаях образования в газовых секциях 4 одновременно в первой и второй или порознь вакуума более 2,0 кПа /200 мм вод. ст./ - срабатывает автоматически редукционный клапан 16 и биогаз из газопровода 9 станет поступать в соответствующие газовые секции 4 одновременно или порознь, а эжекторы 10 будут продолжать отсасывать биогаз из газовых секций 4.Upon termination of the operation of the pump 11 with the injector 10, as well as during spontaneous abundant gas generation in the gas sections 4 of the first four digestion chambers 3, the biogas pressure in them may exceed 2.0 kPa / 200 mm of water. / /, which will cause automatic operation of the pressure reducing valves 15 and biogas from the first two gas sections 4 simultaneously or separately, will enter the gas pipeline 9, while in the case of the formation in the gas sections 4 simultaneously in the first and second or separately vacuum more than 2.0 kPa / 200 mm of water. St. / - automatically actuates the pressure reducing valve 16 and the biogas from the gas pipeline 9 will come to the corresponding gas sections 4 simultaneously or separately, and the ejectors 10 will continue to suck the biogas from the gas sections 4.

В зависимости от вида, количества и качества поступающих на сбраживание в метантенк органических отходов, дозы и периодичности их загрузки в метантенк, температуры сбраживания и других факторов в назначении режима работы метантенка, регулировочные значения величин давления сработки редукционных клапанов 15 и 16 могут быть изменены.Depending on the type, quantity and quality of organic waste coming to the digester for digestion, the dose and frequency of their loading into the digester, digestion temperature and other factors in the purpose of the digester operation mode, the adjustment values of the pressure values of the pressure reducing valves 15 and 16 can be changed.

Приведенное выше описание работы предлагаемого изобретением метантенка в шестикамерном его исполнении - относится также к работе приведенного на Фиг.4 четырехкамерного метантенка с той лишь разницей, что применен только один комплект оборудования для отсоса тощего биогаза из первой газовой секции 4 и смешивания его со сбраживаемой во второй фазе массой совместно с жирными кислотами первой фазы сбрасывания, тогда как электропривод шнека и секторного затвора-выгружателя 17 заменен на ручной.The above description of the operation of the inventive six-chamber digester — also applies to the operation of the four-chamber digester shown in FIG. 4 with the only difference being that only one set of equipment was used to suck the lean biogas from the first gas section 4 and mix it with the fermented in the second phase mass together with the fatty acids of the first phase of the discharge, while the electric drive of the screw and the sector shutter-unloader 17 is replaced by a manual one.

Использование приведенного на Фиг.1-3 шестикамерного метантенка, изготавливаемого объемом 120-160 м³, обеспечивает наиболее полную минерализацию органического вещества сбраживаемой массы и выработку высококалорийного биогаза с содержанием в его составе до 95% метана при получении свыше одного кубометра биогаза с каждого сброженного килограмма сухого органического вещества.The use of a six-chamber digester, manufactured in a volume of 120-160 m ³ shown in FIGS. 1-3, provides the most complete mineralization of the organic matter of the fermented mass and the production of high-calorie biogas with up to 95% methane in it when more than one cubic meter of biogas is produced from each fermented kilogram dry organic matter.

Применение приведенного на Фиг.4 четырехкамерного метантенка, изготавливаемого объемом 50-75 м³, может быть рекомендовано к использованию на малых животноводческих и птицеводческих фермах как для выработки горючего биогаза на энергетические цели, так и полужидких обеззараженных органических удобрений.The use of the four-chamber digester, manufactured in a volume of 50-75 m ³ , shown in FIG. 4, can be recommended for use on small livestock and poultry farms both for the production of combustible biogas for energy purposes and semi-liquid disinfected organic fertilizers.

Непременным условием для обеспечения эффективной работы предлагаемого изобретением метантенка в зимнее время является его теплоизоляция 22 всей поверхности, не допускающая снижение сбраживаемой массы без ее подогрева в течение суток более чем на 1°С.An indispensable condition for ensuring the effective operation of the inventive digester in winter is its thermal insulation 22 of the entire surface, which does not allow reduction of the fermented mass without heating it by more than 1 ° C during the day.

Claims

1. A digester, containing a horizontal mainly cylindrical reservoir, divided inside by transverse partitions, alternately not reaching the top and bottom of the reservoir, into fermentation flow chambers with the formation of separate gas sections with gas collectors above each pair, loading and unloading nozzles, fermented mass heaters, cleaning hatches chambers from precipitation and a gas pipeline connected to gas collectors of gas sections to a gas holder, characterized in that the fermentation chambers have injectors with unified with intake pumps by the suction pipelines of the mass to be fermented in these chambers with their entry into the injectors, each of which is connected by the suction gas pipeline to the gas section of the gas sections above the previous digestion chambers and the pressure pipe with distributors of gas-liquid mixture flows from injectors made in the same fermentation chambers.

2. The digester according to claim 1, characterized in that the gas collectors of the first and second gas sections or only the first gas section are connected to the gas pipeline to the gas tank by a pair of separate gas pipelines, one of which has a pressure relief valve for biogas overpressure in the gas sections in the gas pipeline to the gas tank , and in the second, a pressure reducing valve for introducing biogas from the gas pipeline to the gas holder into the gas sections is built in when an increased vacuum is formed in them.

3. The digester according to claim 1, characterized in that a screw for removing mineral deposits from it with a loading gate is integrated in the cleaning hatch of the first digestion chamber.