RU2427998C1 - Биогазовый комплекс - Google Patents

Abstract

Комплекс содержит сепаратор, сообщающийся с осушителем и проточным резервуаром с водными растениями, компостер, последовательно соединенные между собой магистралью приемную емкость с насосом, дополнительный сепаратор, электроискровой измельчитель, газожидкостной эжектор, накопитель, дополнительный насос, метантенк, газгольдер, фильтр и когенерационную установку. В корпусе башни метантенка установлены жестко связанные с ним и выполненные перфорированными основание и крышка, размещенный между основанием и крышкой пористый эластичный носитель, установленные в один или несколько рядов по высоте баллоны. Баллоны жестко связаны с внутренней боковой стенкой корпуса башни с возможностью взаимодействия с пористым эластичным носителем и друг с другом. Баллоны могут быть выполнены в виде тел вращения и имеют одинаковые или различные геометрические размеры. Комплекс содержит систему наполнения баллонов водой с дистанционно управляемыми вентилями и элементами управления и дополнительные магистрали, посредством которых соответствующие элементы комплекса сообщены между собой. Конструкция позволяет повысить производительность комплекса за счет обеспечения проточного режима работы метантенка с автоматически регулируемым периодическим освобождением пористого носителя от излишков размещенной на нем бактериальной среды и создания вследствие этого наиболее благоприятных условий для жизнедеятельности бактерий и активизации процесса биодеградации органических и неорганических соединений. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к области переработки органических отходов сельскохозяйственных животных и растениеводства в высокоэффективные органические удобрения, биогаз, тепловую и электрическую энергию в условиях животноводческих комплексов, а также индивидуальных и фермерских хозяйств.

Известна установка для метанового сбраживания навоза (SU, АС №1549496, A01C 3/00, 15.03.1990), содержащая приемную емкость, сообщенную с цилиндрическим реактором, имеющим газовый колпак, средство отбора биогаза, устройство гидродинамического перемешивания сбраживаемой массы. Выгрузная емкость установки выполнена в виде гидравлического затвора, сообщенного с приемной емкостью и реактором.

Недостатком известного технического решения является его сложность и малая степень надежности в процессе эксплуатации.

Также известна установка для переработки отходов животноводства в удобрения (RU №2048722, А01С 3/02, 02.02.1993), содержащая усреднитель, соединенный посредством насоса с метантенком, узел разделения сброженной массы на фракции, устройство для обезвоживания твердой фракции и средство обеззараживания жидкой фракции, приспособление для нагрева отходов, газгольдер, насос, трубопроводы и необходимые входные и выходные патрубки. Установка снабжена фильтром очистки биогаза, кислотогенным реактором, который своим входным патрубком соединен с выходным патрубком отходов основного теплообменника, а выходным с упомянутым узлом разделения сброженной массы на фракции, а также дополнительным теплообменником и средством обеззараживания твердой фракции, при этом дополнительный теплообменник соединен с патрубком отвода жидкой фракции указанного узла разделения посредством насоса, а средство обеззараживания твердой фракции установлено на входе устройства для ее обезвоживания и выполнено в виде смесителя, сообщенного с бункером для негашеной извести.

Недостатком известной установки является недостаточный уровень ее эффективности вследствие невысокой степени использования получаемой собственной тепловой и электрической энергии, а также невозможности снижения уровня эмиссии парниковых газов и создания дополнительных источников кормовой базы животноводческого комплекса.

Известна биогазовая установка для переработки навоза, включающая приемную емкость, гидрогерметизатор, газовый колпак, манометр, устройство подогрева и отбора газа. Приемная емкость выстлана чехлом из водонепроницаемого материала с армированным дном и жестко закрепленным верхним краем. Чехол является подвижным, так как армированное дно чехла связано с подъемным механизмом, при этом дно чехла опирается на решетку, под которой расположено устройство подогрева в водяной рубашке. Гидрогерметизатор снабжен выгрузным трубопроводом, конец которого находится выше уровня выгрузной площадки (RU №2286038, А01С 3/02, 11.05.2004).

Недостатками этой установки являются высокие энергозатраты, невозможность получения собственной электрической и тепловой энергии, высококачественных сухих и эффективных быстродействующих жидких биоорганических удобрений, а также низкая производительность, что ограничивает возможности ее использования (только мелкие хозяйства).

Также известна установка для переработки отходов животноводства и производства удобрений (RU №2056393, C05F 3/06, 19.03.1993), содержащая блоки нейтрализации и очистки, компремирования и хранения газа, первый из которых выполнен в виде последовательно установленных накопителя навоза с жидкостным разбавителем и насосом подачи, теплообменника, метантенка и сепаратора с магистралями вывода твердой и жидкой фракций, подключенными соответственно через насосы-активаторы к потребителю и отстойнику, при этом перед матантенком на линии подачи подогретого навоза установлен газожидкостный эжектор, а в метантенке установлен эрлифтный барботер, соединенный по входу с выходом газожидкостного эжектора, вход которого по газу соединен с выходом блока компремирования и хранения газа.

Недостатком известного технического решения является невозможность получения собственной электрической и тепловой энергии, достаточной для обеспечения функционирования биогазового комплекса и потребителя, а также невозможность получения дополнительных кормовых средств для животноводческого комплекса.

Также известна установка для анаэробного сбраживания органических отходов с получением биогаза (RU №2073360, C02F 11/04, 19.12.1994), содержащая не менее двух камер брожения, например, биореактор кислотогенной стадии брожения и метантенк, соединенных по линии отбора биогаза с газгольдером, подводящие и отводящие трубопроводы, элементы регулирования и поддержания температуры в камерах брожения, резервуары предварительной подготовки отходов и готовых удобрений, подводящие и отводящие трубопроводы. Установка снабжена энергетическим блоком для получения тепловой и электрической энергии, к входу по биогазу которого подключен выход газгольдера, элементы регулирования и поддержания температуры первой камеры брожения подключены с одной стороны к отводящему трубопроводу с метановой бражкой второй камеры брожения, а с другой - к резервуару готовых условно жидких удобрений, а указанные элементы второй камеры брожения подключены с одной стороны к входу по воде энергетического блока, а с другой - через потребитель тепла к его выходу по воде.

Недостатками известного технического решения является невозможность получения высококачественных сухих (компост) и эффективных быстродействующих жидких биоорганических удобрений, а также невозможность получения дополнительного источника кормовой базы животноводческого комплекса.

Также известна биогазовая установка анаэробного сбраживания органических отходов, преимущественно навоза (RU №2074600, А01С 3/02, 26.01.1993), включающая реактор, выполненный в виде емкости с лопастной мешалкой, установленной на горизонтальной оси вращения, узлы загрузки и выгрузки отходов и сборник биогаза, при этом емкость установки снабжена дополнительными лопастными мешалками и выполнена многосекционной, дно емкости расположено с наклоном в сторону узла выгрузки, узлы загрузки и выгрузки снабжены ленточными транспортерами с приводами, а мешалки установлены в каждой секции емкости и имеют общий привод, выполненный в виде цепной передачи, кинематически связанной с приводом ленточного транспортера узла загрузки.

Также известна биогазовая установка (RU №75908, A01C 3/02, 09.04.2008), которая содержит приемную емкость, образованную земляным валом и облицованную неподвижным чехлом из теплоизоляционного материала, края которого уложены в углубление кольцевого гидрогерметизатора. Емкость снабжена вертикальной и наклонной мешалками, загрузочным и выгрузным трубопроводами. Непосредственно над биомассой расположен теплоизоляционный редко перфорированный экран, края которого уложены в углубление кольцевого гидрогерметизатора. Газовый колпак (газгольдер) установки выполнен из полимерного материала, края которого закручены в виде кольцевого накопителя балластной воды и уложены в углубление кольцевого гидрогерметизатора. Кольцевой накопитель оснащен заливным и сливным патрубками и системой подогрева балластной воды. Кольцевой гидрогерметизатор заполнен водой, а в днище емкости установлена дренажная труба.

Недостатками двух последних технических решений являются невозможности получения собственной электрической и тепловой энергии, высококачественных сухих и эффективных быстродействующих жидких биоорганических удобрений, а также отсутствие дополнительных источников кормовой базы животноводческого комплекса.

Также известны автономные биоэнергетические установки, содержащие биореактор с механической мешалкой и системой автоматического управления, водогрейный котел, загрузочную емкость, фекальный насос, газгольдер, емкость для хранения удобрений, биогазэлектрогенератор, а также бойлер для горячей воды (журнал АгроРынок, №1, 2007 г.).

Недостатком известных установок является невозможность получения высококачественных сухих (компост) и эффективных быстродействующих жидких биоорганических удобрений и отсутствие источника создания собственной кормовой базы животноводческого комплекса.

Также известен биогазовый комплекс, содержащий сепаратор, сообщающийся с осушителем и проточным резервуаром с водными растениями, блок управления и питания, подключенный к элементам комплекса, компостер, последовательно соединенные между собой магистралями приемную емкость с насосом, дополнительный сепаратор, измельчитель, эжектор, накопитель, дополнительный насос, метантенк, газгольдер, фильтр и когенерационную установку, при этом основной и дополнительный сепараторы посредством дополнительных магистралей сообщены с осушителем и компостером соответственно, метантенк - с основным сепаратором, фильтр - с проточным резервуаром с водными растениями, а выход когенерационной установки подключен к потребителю тепловой и электрической энергии и элементам регулирования и поддержания температуры, установленным в накопителе, проточном резервуаре и осушителе. В известном комплексе приемная емкость выполнена в виде открытого резервуара, измельчитель - электроискровым, эжектор - газожидкостным, проточный резервуар - в виде проточного сосуда и/или многосекционного проточного бассейна, секции которого выполнены сообщающимися или изолированными друг от друга с размещенными в них водными растениями одного или различных видов и представляющими собой водный гиацинт и/или макро- и микрорастения (RU №85293, A01C 3/02, 07.04.2009).

Недостатком известного биогазового комплекса является его недостаточная эффективность, обусловленная скоплением излишков бактериальной среды, размещенной на установленном в метантенке пористом носителе, что приводит к снижению активности протекающих реакций и снижению активизации процесса биодеградации органических и неорганических соединений.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности биогазового комплекса по переработке органических отходов животноводческого комплекса.

Техническим результатом, достигаемым при решении задачи, является повышение производительности биогазового комплекса, которое обеспечивается проточным режимом работы метантенка с периодическим освобождением от излишков бактериальной среды, размещенной на установленном в метантенке пористом носителе, посредством его деформации и создания вследствие этого наиболее благоприятных условий для жизнедеятельности бактерий и активизации процесса биодеградации органических и неорганических соединений.

Задача решается, а технический результат достигается при использовании биогазового комплекса, который содержит сепаратор, сообщающийся с осушителем и проточным резервуаром с водными растениями одного или различных типов или представляющих собой водный гиацинт и/или макро- и микрорастения, выполненным в виде проточного сосуда и/или проточного бассейна, открытым или крытым, одно- или многосекционным, секции которого сообщены или изолированы друг от друга, компостер, последовательно соединенные между собой магистралью приемную емкость с насосом, выполненную в виде открытого или закрытого резервуара, дополнительный сепаратор, электроискровой измельчитель, газожидкостной эжектор, накопитель, дополнительный насос, метантенк, представляющий собой сообщенные между собой наклонный трубопровод с картриджами из пористого материала и башню, газгольдер, фильтр и когенерационную установку, установленные в корпусе башни, жестко связанные с ним и выполненные перфорированными основание и крышку, размещенный между основанием и крышкой и предназначенный для размещения бактериальной среды пористый эластичный носитель, установленные в один или несколько рядов по высоте баллоны, жестко связанные с внутренней боковой стенкой корпуса башни с возможностью взаимодействия с пористым эластичным носителем и друг с другом, радиальные магистрали, каждая из которых сообщена с одним из баллонов соответствующего ряда, уровневые магистрали, сообщенные с радиальными магистралями и охватывающие корпус башни, последовательно установленные и сообщенные между собой центральную магистраль, выполненную с отводами, имеющими каждый дистанционно управляемый вентиль, второй дополнительный насос, резервуар с нагревательным устройством и водой, и трехпозиционный переключатель, дополнительно сообщенный с резервуаром посредством сливной магистрали, дополнительные магистрали, посредством которых основной и дополнительный сепараторы сообщены с осушителем и компостером соответственно, внутренняя полость башни - с сепаратором, фильтр - с проточным резервуаром, последовательно соединенные измеритель давления и блок сравнения, блок управления и питания, подключенный к питающим входам составных элементов комплекса, к управляющим входам дистанционно управляемых вентилей и выходу блока сравнения, при этом дополнительная магистраль, сообщенная с внутренней полостью корпуса башни и сепаратором, выполнена с водяным затвором, корпус башни - с горловиной, теплоизоляционным покрытием, сливным патрубком с вентилем и боковым патрубком, посредством которого внутренняя полость корпуса башни сообщена с дополнительной магистралью, сообщающей внутреннюю полость корпуса башни с сепаратором, магистраль и дополнительная магистраль, сообщающая внутреннюю полость корпуса башни с сепаратором, выполнены с дополнительными вентилями, каждый из отводов центральной магистрали сообщен с одной из уровневых магистралей, резервуар - с вторым дополнительным насосом посредством входной магистрали, внутренняя полость корпуса башни - с наклонным трубопроводом, трехпозиционный переключатель дополнительно сообщен с резервуаром посредством сливной магистрали, а выход когенерационной установки подключен к потребителю тепловой и электрической энергии и элементам регулирования и поддержания температуры, выполненным в виде теплообменников и/или электронагревателей и установленным в осушителе, накопителе и проточном резервуаре.

Достижению технического результата способствуют следующие частные признаки.

Баллоны выполнены в виде тел вращения.

Баллоны имеют одинаковые или различные геометрические размеры.

Размеры полости башни связаны соотношением

Н=(3÷0,25)D,

где Н и D - максимальные высота и диаметр полости метантенка соответственно.

Биосреда представляет собой анаэробные бактерии.

Основной и дополнительный сепараторы выполнены в виде центрифуг.

Приемная емкость выполнена с чехлом из теплоизоляционного материала и установлена над или под землей.

Стенки проточного резервуара выполнены с теплоизоляционным покрытием.

На фиг.1 представлена структурная схема биогазового комплекса.

На фиг.2 - общий вид метантенка в разрезе с электрическими цепями подключения элементов к блоку управления и питания.

На фиг.3 - разрез А-А на фиг.2.

Биогазовый комплекс содержит сепаратор 1, сообщающийся с осушителем 2 и проточным резервуаром 3 с водными растениями одного или различных типов или представляющих собой водный гиацинт и/или макро- и микрорастения, выполненным в виде проточного сосуда и/или проточного бассейна, открытым или крытым, одно- или многосекционным, секции которого сообщены или изолированы друг от друга, компостер 4, последовательно соединенные между собой магистралью 5 приемную емкость 6 с насосом 7, выполненную в виде открытого или закрытого резервуара, дополнительный сепаратор 8, электроискровой измельчитель 9, газожидкостной эжектор 10, накопитель 11, дополнительный насос 12, метантенк, представляющий собой сообщенные между собой наклонный трубопровод 13 с картриджами 14 из пористого материала и башню 15, газгольдер 16, фильтр 17 и когенерационную установку 18, установленные в корпусе 19 башни 15, жестко связанные с ним и выполненные перфорированными основание 20 и крышку 21, размещенный между основанием 20 и крышкой 21 и предназначенный для размещения бактериальной среды пористый эластичный носитель 22. Также в корпусе 19 установлены в один или несколько рядов по высоте баллоны 23, жестко связанные с внутренней боковой стенкой корпуса 19 башни 15 с возможностью взаимодействия с пористым эластичным носителем 22 и друг с другом. Также комплекс имеет радиальные магистрали 24, каждая из которых сообщена с одним из баллонов 23 соответствующего ряда, уровневые магистрали 25, сообщенные с радиальными магистралями 24 и охватывающие корпус 19 башни 15, последовательно установленные и сообщенные между собой центральную магистраль 26, выполненную с отводами 27, имеющими каждый дистанционно управляемый вентиль 28, второй дополнительный насос 29, резервуар 30 с нагревательным устройством 31 и водой, и трехпозиционный переключатель 32, дополнительно сообщенный с резервуаром 30 посредством сливной магистрали 33, дополнительные магистрали 34, 35, 36 и 37, посредством которых основной 1 и дополнительный 8 сепараторы сообщены с осушителем 2 и компостером 4 соответственно, внутренняя полость башни 15 - с сепаратором 1, фильтр 17 - с проточным резервуаром 3. Также комплекс имеет последовательно соединенные измеритель 38 давления и блок 39 сравнения, при этом блок 40 управления и питания подключен к питающим входам составных элементов комплекса, к управляющим входам дистанционно управляемых вентилей 28 и к выходу блока 39 сравнения. Дополнительная магистраль 36, сообщенная с внутренней полостью корпуса 19 башни 15 и сепаратором 1, выполнена с водяным затвором 41, корпус 19 башни 15 - с горловиной 42, теплоизоляционным покрытием 43, сливным патрубком 44 с вентилем 45 и боковым патрубком 46, посредством которого внутренняя полость корпуса 19 башни 15 сообщена с дополнительной магистралью 36, сообщающей внутреннюю полость корпуса 19 башни 15 с сепаратором 1. Магистраль 5 и дополнительная магистраль 36, сообщающая внутреннюю полость корпуса 19 башни 15 с сепаратором 1, выполнены с дополнительными вентилями 47, 48 и 49, каждый из отводов 27 центральной магистрали 26 сообщен с одной из уровневых магистралей 25, резервуар 30 - с вторым дополнительным насосом 29 посредством входной магистрали 50, трехпозиционный переключатель 32 дополнительно сообщен с резервуаром 30 посредством сливной магистрали 33, а выход когенерационной установки 18 подключен к потребителю тепловой и электрической энергии 51 и элементам 52, 53 и 54 регулирования и поддержания температуры, выполненным в виде теплообменников и/или электронагревателей и установленным в осушителе 2, накопителе 11 и проточном резервуаре 3. Баллоны 23 выполнены в виде тел вращения и могут иметь одинаковые или различные геометрические размеры. Размеры внутренней полости башни 15 связаны соотношением

Н=(3÷0,25)D,

где Н и D - максимальные высота и диаметр внутренней полости башни соответственно.

Биосреда представляет собой анаэробные бактерии. Основной 1 и дополнительный 8 сепараторы выполнены в виде центрифуг. Приемная емкость 6 выполнена с чехлом 55 из теплоизоляционного материала и установлена над или под землей, стенки проточного резервуара 3 выполнены с теплоизоляционным покрытием 56, а корпус 19 башни 15 установлен на фундаменте 57.

Биогазовый комплекс функционирует следующим образом.

Начальный продукт (навоз КРС, свиней и птичий помет) поступает в приемную емкость 6, представляющую собой подземный открытый резервуар, расположенный в помещении коровника (например, он же потребитель 51) или в отдельном помещении. Для поддержания температуры емкость 6 может быть снабжена чехлом 55, выполненным из теплоизоляционного материала. Из приемной емкости 6 начальный продукт насосом 7 направляется в дополнительный сепаратор 8, на котором происходит отделение (полное или частичное) твердой фракции начального продукта. Отделенная часть твердой фракции по дополнительной магистрали 35 направляется в компостер 4 (ферментер), где происходит компостирование и получение конечного продукта (аналогичного, например, продукту Пикса). Далее компост вывозится на поле для последующего внесения в почву.

Оставшаяся часть исходного продукта (с влажностью 91,5%) обрабатывается измельчителем 9 с целью измельчения исходного сырья до размеров частиц не более 1 мм, а затем перерабатывается в газожидкостном эжекторе 10 для удаления растворенного в воде кислорода до заданного уровня от исходного количества и стерилизации исходной массы. Данные технологические операции во многом обеспечивают эффективность биодеградации на последующем этапе технологической цепочки. В накопителе 11 рабочей смеси происходит аккумулирование подготовленной мелкодисперсной массы и ее подогрев до необходимой температуры (40-42°С). Для нагревания используется низкоэнтальпийная энергия когенерационной установки 18 и энергия продукта после метанирования. Процесс нагревания реализуется элементом 53 регулирования и поддержания температуры, который представляет собой теплообменник и/или электронагреватель, установленный в накопителе 11. Далее подготовленный и разогретый до необходимой температуры продукт по магистрали 5 непрерывно или по заданному временному закону с использованием дополнительного вентиля 47 подается дополнительным насосом 12 в метантенк. Метантенк позволяет осуществлять биодеградацию органических и неорганических соединений путем взаимодействия с исходным сырьем сообществ анаэробных бактерий без доступа кислорода воздуха при температуре в диапазоне 20-60°С и представляет собой двухсекционный реактор, в котором первая стадия гидролиза осуществляется в наклонном трубопроводе 13 с картриджами 14 из пористого материала, связывающем накопитель 11 подготовленного сырья с основным реактором, выполненным в виде вертикальной башни 15.

Из наклонного трубопровода 13 сырье поступает в полость корпуса 19 башни 15, который оборудован теплоизоляционным покрытием 41 для поддержания заданных параметров процесса. Нагрев содержимого в корпусе 19 башни 15 не предусмотрен для исключения резких колебаний температуры, замедляющих процесс биодеградации исходного сырья.

Во внутренней полости корпуса 19 размещен пористый эластичный носитель 22 с размещенной на нем бактериальной средой. Далее сырье по порам эластичного носителя 22, омывая его, поднимается вверх со скоростью не менее одного рабочего объема метантенка в сутки. При этом под воздействием сообщества анаэробных бактерий, прикрепленных (размещенных) на пористом эластичном носителе 22, сырье преобразуется, в конечном итоге, в биогаз и водную смесь органических и неорганических веществ. Водная смесь органических и неорганических веществ через боковой патрубок 46, дополнительную магистраль 36 и водяной затвор 41 выводится из корпуса 19 башни 15, а биогаз через магистраль 5 удаляется для его дальнейшей переработки. Нерастворимые тяжелые частицы скапливаются на дне полости корпуса 19 и периодически через сливной патрубок 44 удаляются из корпуса 19 башни 15 для последующего использования или утилизации. Для удаления избыточной массы бактерий, размещенных на пористом эластичном носителе 22, баллоны 23, установленные в корпусе 19, периодически по заданной программе наполняют подогретой жидкостью, поступающей из резервуара 30. При увеличении объема баллонов 23 оказывается давление на пористый носитель 22, вследствие чего начинается его деформация и последующий отжим, приводящий к удалению избыточной массы бактерий.

Поступление из резервуара 30 воды, предварительно нагретой нагревательным устройством 31, в баллоны 23 происходит следующим образом. При включении дополнительного насоса 29 вода из резервуара 30 по входной магистрали 50 поступает в центральную магистраль 26 и через отводы 27 - в уровневые магистрали 25. Число уровневых магистралей 25 равно числу рядов баллонов 23 по высоте. С каждой уровневой магистрали 25 по радиальным магистралям 24 вода поступает в баллоны 23, соответствующие данной уровневой магистрали 25. При этом число радиальных магистралей 24 каждой уровневой магистрали 25 соответствует числу баллонов 23 этого уровня. В процессе работы в наклонном трубопроводе 13 постоянно измеряется давление и сравнивается с установленным пороговым уровнем давления в блоке 38 сравнения. При достижения уровня давления, равного значению установленного порогового уровня, сигнал с блока 38 сравнения поступает на блок 40 управления и питания, в результате чего с блока 40 управления и питания поступают управляющие сигналы на управляющие входы управляемых вентилей 28, переводящие их в открытое состояние. Включение или выключение доступа воды в каждую уровневую магистраль 25 обеспечивается путем подачи с блока 40 управления и питания управляющего сигнала на управляющие входы управляемых вентилей 28, включенных в соответствующие отводы 27 центральной магистрали 26. Сочетание открытых или закрытых вентилей 28 обеспечивает необходимые условия деформации пористого эластичного носителя 22 по высоте его расположения в корпусе 19. После отжима эластичного носителя 22 и удаления с него избыточной массы бактерий по управляющему сигналу с блока 40 управления и питания осуществляется открытие вентилей 28 в требуемой комбинации, в результате чего вода из баллонов 23 по отводам 27 и центральной магистрали 26 через трехпозиционный переключатель 32 и сливную магистраль 33 сливается в резервуар 30. Дополнительными вентилями 47, 45, 48 и 49 регулируются режимы подачи сырья, вывода густого осадка, отвода биогаза и вывода готового продукта соответственно.

Выделенный биогаз (смесь СН₄ и СО₂) аккумулируется в газгольдере 16, из которого биогаз направляется на фильтр 17, где происходит разделение СН₄ и СО₂ в пропорции, необходимой для эффективной работы когенерационной установки 18, а также отделение сернистой компоненты и обезвоживание (пеногашение). Выделенный после фильтрации углекислый газ по дополнительной магистрали 37 поступает в проточный резервуар 3 с водными растениями для утилизации, где поглощается растениями и стимулирует их рост, а обогащенный метан направляется на когенерационную установку 18, в которой реализуется получение тепловой и электрической энергий. Полученная тепловая и электроэнергия поступает к потребителю 51 (например, в коровник), а также направляются на собственные нужды биогазового комплекса посредством использования элементов 52, 53 и 54 регулирования и поддержания температуры, выполненных в виде теплообменников и/или электронагревателей. Прошедшая биодеградацию в башне 15 метантенка пульпоподобная масса по дополнительной магистрали 36 подается на сепаратор 1, где происходит ее разделение на жидкую и густую фракции. Густая фракция по дополнительной магистрали 34 направляется в осушитель 2, в котором для поддержания требуемой температуры используется тепло когенерационной установки 18, подключенной своим выходом к элементу 52 регулирования и поддержания температуры, выполненному в виде теплообменника и/или электронагревателя. Жидкая фракция направляется в проточный резервуар 3 с водными растениями или сезонно используется в качестве активных биоудобрений. Проточный резервуар 3 представляет собой активную биосреду. Регулирование температуры в проточном резервуаре обеспечивается элементом 54 регулирования и поддержания температуры, выполненным в виде теплообменника. Корневая система водных растений отбирает минеральную и органическую составляющую жидкой фракции остаточного продукта, очищая его до норм сброса на рельеф или направляется на нужды самого комплекса. При этом образуется зеленая масса, которая может быть использована в пищевой цепочке. Таким образом, проточный резервуар 3, представляющий собой активную биосреду, является утилизатором остаточного тепла и углекислого газа, отобранного в процессе обогащения биогаза, а также и источником получения зеленой массы. В осушителе 2 реализуется получение сухого продукта (биоудобрений), который в зимнее время может быть накоплен для последующей реализации. В процессе работы комплекса питание и управление его элементами осуществляется посредством их подключения к блоку 40 управления и питания. Таким образом, комплекс представляет собой замкнутую систему, в которой отсутствуют вредные выбросы в окружающую среду.

Использование инновационных технологий в биогазовом комплексе позволяет снизить капиталовложения в активные биореакторы и максимально использовать извлекаемую из перерабатываемой биомассы энергию. Повышение эффективности использования биогазового комплекса обеспечивается синтезом использования прикрепленной биосреды в качестве конечного каскада очистки, получения дополнительной зеленой массы и подготовки стоков до экологически безопасного уровня, а также непрерывностью протекающих процессов в биореакторе и подготовке исходного продукта путем электроискрового измельчения, стерилизации и принудительного извлечения кислорода, что в конечном итоге позволяет существенно снизить рабочий объем метантенков.

Более того, в рассмотренном биогазовом комплексе решена задача повышения производительности комплекса за счет обеспечения проточного режима работы метантенка с автоматически регулируемым периодическим освобождением пористого носителя от излишков бактериальной среды, размещенной на нем, и создания вследствие этого наиболее благоприятных условий для жизнедеятельности бактерий и активизации процесса биодеградации органических и неорганических соединений.

Claims (8)

1. Биогазовый комплекс, содержащий сепаратор, сообщающийся с осушителем и проточным резервуаром с водными растениями одного или различных типов или представляющих собой водный гиацинт и/или макро- и микрорастения, выполненным в виде проточного сосуда и/или проточного бассейна, открытым или крытым, одно- или многосекционным, секции которого сообщены или изолированы друг от друга, компостер, последовательно соединенные между собой магистралью приемную емкость с насосом, выполненную в виде открытого или закрытого резервуара, дополнительный сепаратор, электроискровой измельчитель, газожидкостной эжектор, накопитель, дополнительный насос, метантенк, представляющий собой сообщенные между собой наклонный трубопровод с картриджами из пористого материала и башню, газгольдер, фильтр и когенерационную установку, установленные в корпусе башни, жестко связанные с ним и выполненные перфорированными основание и крышку, размещенный между основанием и крышкой и предназначенный для размещения бактериальной среды пористый эластичным носитель, установленные в один или несколько рядов по высоте баллоны, жестко связанные с внутренней боковой стенкой корпуса башни с возможностью взаимодействия с пористым эластичным носителем и друг с другом, радиальные магистрали, каждая из которых сообщена с одним из баллонов соответствующего ряда, уровневые магистрали, сообщенные с радиальными магистралями и охватывающие корпус башни, последовательно установленные и сообщенные между собой центральную магистраль, выполненную с отводами, имеющими каждый дистанционно управляемый вентиль, второй дополнительный насос, резервуар с нагревательным устройством и водой, и трехпозиционный переключатель, дополнительно сообщенный с резервуаром посредством сливной магистрали, дополнительные магистрали, посредством которых основной и дополнительный сепараторы сообщены с осушителем и компостером соответственно, внутренняя полость башни - с сепаратором, фильтр - с проточным резервуаром, последовательно соединенные измеритель давления и блок сравнения, блок управления и питания, подключенный к питающим входам составных элементов комплекса, к управляющим входам дистанционно управляемых вентилей и выходу блока сравнения, при этом дополнительная магистраль, сообщенная с внутренней полостью корпуса башни и сепаратором, выполнена с водяным затвором, корпус башни - с горловиной, теплоизоляционным покрытием, сливным патрубком с вентилем и боковым патрубком, посредством которого внутренняя полость корпуса башни сообщена с дополнительной магистралью, сообщающей внутреннюю полость корпуса башни с сепаратором, магистраль и дополнительная магистраль, сообщающая внутреннюю полость корпуса башни с сепаратором, выполнены с дополнительными вентилями, каждый из отводов центральной магистрали сообщен с одной из уровневых магистралей, резервуар - с вторым дополнительным насосом посредством входной магистрали, внутренняя полость корпуса башни - с наклонным трубопроводом, трехпозиционный переключатель дополнительно сообщен с резервуаром посредством сливной магистрали, а выход когенерационной установки подключен к потребителю тепловой и электрической энергии и элементам регулирования и поддержания температуры, выполненным в виде теплообменников и/или электронагревателей и установленным в осушителе, накопителе и проточном резервуаре.

2. Биогазовый комплекс по п.1, в котором баллоны выполнены в виде тел вращения.

3. Биогазовый комплекс по п.1, в котором все баллоны имеют одинаковые или различные геометрические размеры.

4. Биогазовый комплекс по п.1, в котором размеры полости башни связаны соотношением
H=(3÷0,25)D,
где Н и D - максимальные высота и диаметр полости метантенка соответственно.

5. Биогазовый комплекс по п.1, в котором биосреда представляет собой анаэробные бактерии.

6. Биогазовый комплекс по п.1, в котором основной и дополнительный сепараторы выполнены в виде центрифуг.

7. Биогазовый комплекс по п.1, в котором приемная емкость выполнена с чехлом из теплоизоляционного материала и установлена над или под землей.

8. Биогазовый комплекс по п.1, в котором стенки проточного резервуара выполнены с теплоизоляционным покрытием.

Images