RU2346423C2 - Bioreactor - Google Patents
Bioreactor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2346423C2 RU2346423C2 RU2007109553/12A RU2007109553A RU2346423C2 RU 2346423 C2 RU2346423 C2 RU 2346423C2 RU 2007109553/12 A RU2007109553/12 A RU 2007109553/12A RU 2007109553 A RU2007109553 A RU 2007109553A RU 2346423 C2 RU2346423 C2 RU 2346423C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bioreactor
- section
- biomass
- unloading
- loading
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для переработки жидких органических отходов, преимущественно навоза или помета, и получения экологически чистых органических удобрений и горючего биогаза.The invention relates to agriculture and is intended for the processing of liquid organic waste, mainly manure or litter, and obtain environmentally friendly organic fertilizers and combustible biogas.
Известен реактор для анаэробного сбраживания жидких органических отходов, например навоза, содержащий теплоизолированную бродильную емкость с водяной рубашкой, патрубками для ввода и вывода сбраживаемой массы, вертикальную, центральную трубу, коаксиально установленную внутри бродильной емкости, не доходящую до днища последней, выполненную с двойными стенками и имеющую направляющие элементы на внешней поверхности и в верхней части патрубок для отхода биогаза, при этом центральная труба снабжена безнапорной магистралью, которая выполнена в виде наклонного патрубка с регулируемым клапаном, сообщенного верхним концом с верхней частью внутренней полости центральной трубы, а нижним концом - с бродильной емкостью, причем нижний конец патрубка погружен в сбраживаемую массу, а направляющие элементы выполнены в виде подвижных лопастей, установленных попарно с наклоном друг к другу (см. авторское свидетельство СССР №1152541, МПК А01С 3/00, опубликованное 30.04.1985).Known reactor for anaerobic digestion of liquid organic waste, such as manure, containing a thermally insulated fermentation tank with a water jacket, pipes for input and output of the fermented mass, a vertical, central pipe coaxially installed inside the fermentation tank, not reaching the bottom of the latter, made with double walls and having guide elements on the outer surface and in the upper part of the nozzle for biogas waste, while the central pipe is equipped with a pressure-free line, which it is in the form of an inclined nozzle with an adjustable valve communicated with the upper end with the upper part of the inner cavity of the central pipe and the lower end with a fermentation tank, the lower end of the nozzle immersed in the fermentable mass, and the guide elements are made in the form of movable blades mounted in pairs with an inclination to each other (see USSR author's certificate No. 1152541, IPC А01С 3/00, published April 30, 1985).
Недостатки этого известного реактора заключаются в низкой эффективности удаления твердой фракции осадка, особенно при сбраживании полужидкого навоза или высококонцентрированных стоков из-за быстрого уплотнения осадка в зоне нижнего торца центральной трубы, большой длительности процесса брожения вследствие неинтенсивного перемешивания сбраживаемой массы подвижными лопастями, не имеющими привода, высоком коркообразовании на поверхности сбраживаемой массы в верхней части бродильной емкости.The disadvantages of this known reactor are the low efficiency of removing the solid sediment fraction, especially when fermenting semi-liquid manure or highly concentrated effluents due to the rapid compaction of sediment in the zone of the lower end of the central pipe, the long fermentation process due to the non-intensive mixing of the fermented mass with movable blades that do not have a drive, high crust formation on the surface of the fermented mass in the upper part of the fermentation tank.
Наиболее близким к предлагаемому реактору является реактор (см. патент FR 2471124 (13) А1, 19.06.1981, на 13 л., фиг 1-2). Сущность данного технического решения заключается в том, что запатентованный реактор содержит горизонтально расположенную стальную емкость, которая имеет загрузочный и выгрузочные люки и подключена к газгольдеру, кроме того, емкость биореактора покрыта теплоизоляцией для поддержания стабильной температуры в биореакторе.Closest to the proposed reactor is a reactor (see patent FR 2471124 (13) A1, 06/19/1981, 13 l., Fig 1-2). The essence of this technical solution lies in the fact that the patented reactor contains a horizontally located steel tank that has loading and unloading hatches and is connected to a gas tank, in addition, the bioreactor tank is coated with thermal insulation to maintain a stable temperature in the bioreactor.
Недостатком данного технического решения является то, что при загрузке смешиваются массы перебродившие и вновь поступившие, так же, как и при выгрузке, происходит выгрузка смешанных масс, что не обеспечивает полного перебраживания сбраживаемой массы и снижает эффективность биореактора.The disadvantage of this technical solution is that during loading, the fermented and newly arrived masses are mixed, as well as during unloading, the mixed mass is unloaded, which does not ensure complete fermentation of the fermented mass and reduces the efficiency of the bioreactor.
Технические результаты заявляемого технического решения биореактора заключаются в том, что:The technical results of the claimed technical solution of the bioreactor are that:
- повышается КПД работы биореактора за счет горизонтальной трубной конструкции биореактора, в которой обеспечивается разделение сбраживаемой биомассы по степени сбраживания, что способствует более полному выделению биогаза;- increases the efficiency of the bioreactor due to the horizontal tube structure of the bioreactor, which ensures the separation of fermentable biomass according to the degree of fermentation, which contributes to a more complete release of biogas;
- создается возможность быстрого получения качественных удобрений, пригодных сразу после пропускания через биореактор для использования в сельском хозяйстве за счет полного перебраживания;- an opportunity arises to quickly obtain high-quality fertilizers suitable immediately after passing through a bioreactor for use in agriculture due to complete fermentation;
- повышается безопасность работы биореактора за счет того, что загрузочный и выгрузочный люки не имеют запорной арматуры, и давление в рабочей части биореактора удерживается за счет гидрозатвора;- increases the safety of the bioreactor due to the fact that the loading and unloading hatches do not have shutoff valves, and the pressure in the working part of the bioreactor is maintained by a water seal;
- в заявляемой установке имеется управляющий автомат, выполненный в виде микропроцессорного контроллера, который следит за созданием заданной кислотности, температуры, влажности, давления внутри биореактора, обеспечивая при этом стабильность процесса протекания биореакций. Горизонтальная трубчатая конструкция биореактора, имеющая на выходе свободный излив, обеспечивает простоту обслуживания биореактора.- in the inventive installation there is a control machine, made in the form of a microprocessor controller, which monitors the creation of a given acidity, temperature, humidity, pressure inside the bioreactor, while ensuring the stability of the bioreaction process. The horizontal tubular design of the bioreactor, which has a free spout at the outlet, ensures ease of maintenance of the bioreactor.
- смещенная в сторону от центра горизонтальная мешалка, расположенной в нижней части биореактора, обеспечивает более легкое прохождение биомассы внутри биореактора - не создает дополнительного сопротивления.- a horizontal stirrer located at the bottom of the bioreactor, offset to the side from the center, provides easier passage of biomass inside the bioreactor - does not create additional resistance.
Заявляемый биореактор выполнен в виде стальной трубчатой емкости, расположенной либо горизонтально, либо под уклоном 3-5 град., разделенной сверху на три секции. Вдоль корпуса биореактора имеются металлические перегородки-сегменты, не доходящие до дна биореактора. Нижняя часть биореактора заключена в водяную рубашку. Длина биореактора зависит от времени сбраживания биомассы, а диаметр трубы - от производительности биореактора.The inventive bioreactor is made in the form of a steel tubular tank, located either horizontally or under a slope of 3-5 degrees., Divided into three sections from above. Along the bioreactor body there are metal partitions-segments that do not reach the bottom of the bioreactor. The lower part of the bioreactor is enclosed in a water jacket. The length of the bioreactor depends on the time of fermentation of the biomass, and the diameter of the pipe depends on the performance of the bioreactor.
Первая секция биореактора - загрузочная, она имеет небольшой объем и снабжена в верхней части загрузочным люком, через который осуществляется загрузка биомассы. В первой секции монтируется датчик рН для контроля исходной кислотности загружаемой биомассы.The first section of the bioreactor is loading, it has a small volume and is equipped in the upper part with a loading hatch through which biomass is loaded. In the first section, a pH sensor is mounted to monitor the initial acidity of the loaded biomass.
Вторая секция - рабочая, в ней происходит брожение и образование биогаза. Биогаз поступает в газгольдер через отборное устройство. Во второй секции смонтировано подключение к газгольдеру, а также в ней имеется соединение с микропроцессорным контроллером, на который поступают сигналы с приборов, измеряющих температуру, рН и давление. Биомасса во второй секции периодически, три раза в сутки перемешивается мешалкой, расположенной в нижней части биореактора, и смещенной в сторону от центра.The second section is the working one; fermentation and biogas formation take place in it. Biogas enters the gas tank through a selective device. In the second section, a connection to the gas tank is mounted, and it also has a connection to a microprocessor controller, to which signals from instruments measuring temperature, pH and pressure are received. The biomass in the second section is periodically, three times a day, mixed with a mixer located in the lower part of the bioreactor, and shifted to the side from the center.
Третья секция - выгрузочная, имеет небольшой объем. В третьей секции на торцевой поверхности смонтирован открывающийся выгрузочный люк для выгрузки перебродивших масс.The third section is unloading, has a small volume. In the third section, an opening unloading hatch for unloading fermented masses is mounted on the end surface.
В нижней части торца третьей секции биореактора может быть выполнен открывающийся очистной люк, через который при остановке биореактора выполняется очистка внутренней поверхности биореактора.An opening cleaning hatch can be made in the lower part of the end face of the third section of the bioreactor, through which, when the bioreactor is stopped, the inner surface of the bioreactor is cleaned.
На фиг.1 изображен биореактор - вид спереди, на фиг.2 - биореактор - разрез А-А, гдеFigure 1 shows a bioreactor - front view, figure 2 - bioreactor - section aa, where
1 - корпус биореактора;1 - body bioreactor;
2 - рубашка;2 - shirt;
3 - перегородка-сегмент между загрузочной и рабочей секциями;3 - partition-segment between the boot and working sections;
4 - перегородка-сегмент между рабочей и выгрузочной секциями;4 - partition-segment between the working and unloading sections;
5 - газгольдер;5 - gas holder;
6 - соединение между рабочей секцией и газгольдером;6 - connection between the working section and the gas holder;
7 - горизонтальная мешалка;7 - horizontal mixer;
8 - датчики, соединенные с управляющим микропроцессорным контроллером;8 - sensors connected to the control microprocessor controller;
9 - загрузочный люк;9 - loading hatch;
10 - выгрузочный люк;10 - unloading hatch;
11 - очистной люк;11 - a cleaning hatch;
12 - загрузочная секция;12 - boot section;
13 - рабочая секция;13 - working section;
14 - выгрузочная секция;14 - unloading section;
15 - биомасса;15 - biomass;
16 - биогаз;16 - biogas;
17 - клапан газгольдера;17 - valve gas valve;
18 - приемник перебродившей массы.18 - receiver fermented mass.
Биореактор работает следующим образом:The bioreactor works as follows:
В загрузочную секцию 12 через загрузочный люк 9 загружается биомасса. Датчики влажности и кислотности 8 определяют характеристики загруженного сырья, и в случае необходимости, по сигналу с микроконтроллера, производится увеличение влажности путем добавления воды, или изменение кислотности - путем добавления кислоты или щелочи. Возможно добавление в биомассу бактерий, ускоряющих процесс разложения органических веществ биомассы 15.In the loading section 12 through the loading hatch 9 is loaded biomass. Moisture and
Корпус биореактора 1, разделенный перегородками 3 и 4, можно рассматривать как сообщающиеся сосуды, имеющие перепускные отверстия в виде пространства под перегородками 3 и 4. Вновь поступившая из загрузочной секции 12 биомасса продавливается в рабочую секцию 13.The housing of the
Биогаз скапливается в рабочей секции 13, занимая свободное пространство между внутренней поверхностью корпуса 1 биореактора, между боковыми поверхностями перегородок-сегментов 3 и 4 и поверхностью биомассы 15, при этом образуется давление биогаза, не превышающее давления гидростатического столба высоты сегмента.Biogas accumulates in the working section 13, occupying the free space between the inner surface of the
Биомасса 15 продавливается из секции 12 - в секцию 13 и далее, в секцию 14 через выше указанные перепускные отверстия.Biomass 15 is forced from section 12 to section 13 and further to section 14 through the above bypass holes.
Биогаз 16, выделяющийся при сбраживании, скапливается, в основном, в рабочей секции. Технологические параметры в рабочей секции поддерживаются автоматически - по командам, выдаваемым микропроцессорным контроллером.Biogas 16, released during fermentation, accumulates mainly in the working section. Technological parameters in the working section are supported automatically - according to the commands issued by the microprocessor controller.
Продавливание биомассы 15 через корпус биореактора 1 облегчается при использовании горизонтальной мешалки 7, которую включают несколько раз в сутки. Данная мешалка, с одной стороны, рыхлит биомассу, с другой - шнековые лопасти могут продвигать биомассу вдоль корпуса.The pushing of the biomass 15 through the housing of the
Для облегчения перемещения биомассы внутри биореактора корпус биореактора можно устанавливать под углом 3-5 град.To facilitate the movement of biomass inside the bioreactor, the bioreactor body can be installed at an angle of 3-5 degrees.
При продавливании биомассы в третью секцию 14, она там накапливается до уровня выгрузочного люка 10, и самоизливом поступает в приемник перебродившей биомассы 18.When forcing biomass into the third section 14, it accumulates there to the level of the unloading hatch 10, and automatically flows into the receiver of the fermented biomass 18.
При профилактических работах чистку внутри биореактора проводят через очистной люк 11. Для поддержания рабочей температуры биореактор снабжен термостатирующей рубашкой, например, водяной, через которую циркулирует оборотная вода, температура которой регулируется по командам с микроконтроллера, анализирующего показания с датчиков температуры внутри биореактора.During preventive maintenance, cleaning inside the bioreactor is carried out through the
Пример выполнения. Биореактор выполнен в виде трубы и расположен под уклоном 3° в сторону выгрузки. Длина реактора - 20 м, диаметр трубы - 2 м. Корпус биореактора разделен на три секции перегородками-сегментами, не доходящими до дна примерно на 300 мм. Время выхода биореактора на рабочий режим должно составляет не менее четырех суток. Биогаз, который образуется внутри рабочей секции биореактора, обеспечивает внутренние энергетические потребности животноводческого комплекса на 20 голов КРС. Мешалка включается три раза в сутки, а откачивание биогаза из рабочей секции выполняется по показанию датчика.Execution example. The bioreactor is made in the form of a pipe and is located at a slope of 3 ° to the discharge side. The length of the reactor is 20 m, the pipe diameter is 2 m. The body of the bioreactor is divided into three sections by partition walls, not reaching the bottom by about 300 mm. The output time of the bioreactor to the operating mode should be at least four days. Biogas, which is formed inside the working section of the bioreactor, provides the internal energy needs of the livestock complex for 20 cattle. The mixer is turned on three times a day, and the pumping of biogas from the working section is performed according to the sensor.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007109553/12A RU2346423C2 (en) | 2007-03-15 | 2007-03-15 | Bioreactor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007109553/12A RU2346423C2 (en) | 2007-03-15 | 2007-03-15 | Bioreactor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007109553A RU2007109553A (en) | 2008-09-27 |
RU2346423C2 true RU2346423C2 (en) | 2009-02-20 |
Family
ID=39928417
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007109553/12A RU2346423C2 (en) | 2007-03-15 | 2007-03-15 | Bioreactor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2346423C2 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2491330C1 (en) * | 2011-12-09 | 2013-08-27 | Владимир Николаевич Кононов | Biological reactor |
RU2532176C2 (en) * | 2012-07-09 | 2014-10-27 | Владимир Николаевич Кононов | Module bioreactor |
RU172478U1 (en) * | 2016-10-28 | 2017-07-11 | Общество с ограниченной ответственностью Аграрно-Строительная Компания "СпецСтрой 99" | ENERGY-EFFICIENT BIORACTOR USING COMPOSITE MATERIALS |
RU2640826C1 (en) * | 2016-10-31 | 2018-01-12 | Марина Анатольевна Фалевская | Method of heat-insulating housing of bioreactor for continuous manure processing |
EA036349B1 (en) * | 2019-02-19 | 2020-10-29 | Денис Валерьевич Славиковский | Biogas plant for anaerobic processing of organic waste |
RU2747414C1 (en) * | 2020-07-03 | 2021-05-04 | Кононов Владимир Николаевич | Modular bioreactor |
-
2007
- 2007-03-15 RU RU2007109553/12A patent/RU2346423C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2491330C1 (en) * | 2011-12-09 | 2013-08-27 | Владимир Николаевич Кононов | Biological reactor |
RU2532176C2 (en) * | 2012-07-09 | 2014-10-27 | Владимир Николаевич Кононов | Module bioreactor |
RU172478U1 (en) * | 2016-10-28 | 2017-07-11 | Общество с ограниченной ответственностью Аграрно-Строительная Компания "СпецСтрой 99" | ENERGY-EFFICIENT BIORACTOR USING COMPOSITE MATERIALS |
RU2640826C1 (en) * | 2016-10-31 | 2018-01-12 | Марина Анатольевна Фалевская | Method of heat-insulating housing of bioreactor for continuous manure processing |
EA036349B1 (en) * | 2019-02-19 | 2020-10-29 | Денис Валерьевич Славиковский | Biogas plant for anaerobic processing of organic waste |
RU2747414C1 (en) * | 2020-07-03 | 2021-05-04 | Кононов Владимир Николаевич | Modular bioreactor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007109553A (en) | 2008-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2346423C2 (en) | Bioreactor | |
Kaparaju et al. | Effects of mixing on methane production during thermophilic anaerobic digestion of manure: Lab-scale and pilot-scale studies | |
JP4536307B2 (en) | Two-phase methane fermentation reactor | |
NL1039443C2 (en) | System for processing biomass. | |
DK2542658T3 (en) | Method and apparatus for anaerobic fermentation | |
EP2449086B1 (en) | A device for the production of biogas from organic waste | |
RU2408546C2 (en) | Sludge digestion tank for anaerobic treatment of organic wastes | |
RU102617U1 (en) | BIOREACTOR MODULAR | |
Ghaly et al. | Continuous production of biogas from dairy manure using an innovative no-mix reactor | |
RU2491330C1 (en) | Biological reactor | |
RU2532176C2 (en) | Module bioreactor | |
RU2365080C2 (en) | Biogas unit for processing of animal dung | |
CN102502958B (en) | Upflow anaerobic sludge blanket reactor system | |
CN102417284B (en) | Double-chamber plug-flow type biogas anaerobic reactor | |
RU2254700C1 (en) | Biogas apparatus for anaerobic fermentation of organic wastes | |
RU2540019C1 (en) | Bioreactor | |
CN211035927U (en) | Double-layer anaerobic fermentation device | |
RU86589U1 (en) | INSTALLATION FOR ANAEROBIC PROCESSING OF ORGANIC WASTE ANIMAL AND VEGETABLE ORIGIN, PRODUCTION OF BIOGAS AND LIQUID ORGANIC FERTILIZER | |
RU2651940C1 (en) | Biogas plant for the reduction of organic waste from agricultural production accompanied with the biogas obtaining | |
RU2605312C1 (en) | Biogas plant | |
RU2226047C1 (en) | Reactor for anaerobic fermentation of liquid organic wastes | |
DK2565259T3 (en) | A method and apparatus for preparing biogas | |
RU2747414C1 (en) | Modular bioreactor | |
Ghaly | Biogas production from dairy manure using continuous mix and no-mix mesophilic reactors | |
RU194837U1 (en) | METANTENK |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20101220 |
|
TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -QB4A- IN JOURNAL: 3-2011 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20110919 |
|
QC41 | Official registration of the termination of the licence agreement or other agreements on the disposal of an exclusive right |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20110919 Effective date: 20121025 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160316 |