RU2540019C1 - Bioreactor - Google Patents
Bioreactor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2540019C1 RU2540019C1 RU2013159005/10A RU2013159005A RU2540019C1 RU 2540019 C1 RU2540019 C1 RU 2540019C1 RU 2013159005/10 A RU2013159005/10 A RU 2013159005/10A RU 2013159005 A RU2013159005 A RU 2013159005A RU 2540019 C1 RU2540019 C1 RU 2540019C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blades
- tank
- mixer
- blade
- paddles
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
- Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
- Y02A40/20—Fertilizers of biological origin, e.g. guano or fertilizers made from animal corpses
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к сельскому хозяйству, предназначено для анаэробного сбраживания органических отходов сельскохозяйственного производства и может быть использовано для производства биогаза, органических удобрений и кормовой биологической добавки.The present invention relates to agriculture, is intended for anaerobic digestion of organic agricultural waste and can be used for the production of biogas, organic fertilizers and feed additives.
Известна биометановая установка (RU 2101350, C12M 1/107, C02F1, опубл. 10.01.1998), состоящая из корпуса с перегородками, установленными с образованием отсеков кислого, нейтрального, щелочного, метанового брожения, перемешивающего устройства, снабженного валом, приводом и лопастями. Установка снабжена гидравлическим затвором и секцией осаждения твердой составляющей послеброжевого остатка с патрубком отвода последнего.Known biomethane installation (RU 2101350, C12M 1/107, C02F1, publ. 10.01.1998), consisting of a housing with partitions installed with the formation of acid, neutral, alkaline, methane fermentation compartments, a mixing device equipped with a shaft, drive and blades. The installation is equipped with a hydraulic shutter and a section for the deposition of the solid component of the post-ferment residue with the branch pipe of the latter.
Недостатком данной биометановой установки является повышенная сложность конструкции, состоящей из 4 отсеков, которые создают неудобства при эксплуатации. Имеющееся перемешивающее устройство не полностью охватывает объем отсеков, что обуславливает скопление осадочного материала в углах отсеков.The disadvantage of this biomethane installation is the increased complexity of the design, consisting of 4 compartments, which create inconvenience during operation. The existing mixing device does not completely cover the volume of the compartments, which leads to the accumulation of sediment in the corners of the compartments.
Известен биореактор (RU 2427123, C02F 3/28, C02F 11/04, А01С 3/02, опубл. 27.08.2011), состоящий из корпуса, представляющего собой стальную металлическую трубчатую емкость, которая разделена перегородками-сегментами на несколько секций и имеющая лопасти для смешивания.Known bioreactor (RU 2427123,
Недостатками данного устройства являются сложность конструкции резервуара за счет плавающего газгольдера и резервуара для горячей воды, а также невысокая степень эффективности перемешивания сбраживаемой массы, что снижает выход продукта.The disadvantages of this device are the design complexity of the tank due to the floating gas tank and the hot water tank, as well as a low degree of mixing efficiency of the fermented mass, which reduces the yield of the product.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является биореактор, содержащий герметичный вертикальный цилиндрический резервуар, установленный на опорах. Резервуар имеет сферический купол и конусное днище, обтянутое нагревательной лентой. Резервуар снабжен загрузочным и выгрузочным патрубками, патрубком для отвода биогаза ( см. RU 124261 Ul, C05F3/00, опубл. 20.01.2013 г.).Closest to the technical nature of the claimed invention is a bioreactor containing a sealed vertical cylindrical tank mounted on supports. The tank has a spherical dome and a conical bottom, covered with a heating tape. The tank is equipped with loading and unloading nozzles, a nozzle for biogas removal (see RU 124261 Ul, C05F3 / 00, published on 01.20.2013).
Однако известный биореактор имеет недостаточно высокую производительность из-за длительности протекания в нем процессов брожения, а также невысокий выход биогаза. Кроме того, в резервуаре возможно образование плавающей корки, затрудняющей выход биогаза.However, the known bioreactor has a low productivity due to the duration of the fermentation processes in it, as well as a low biogas yield. In addition, the formation of a floating crust is possible in the tank, which impedes the biogas output.
Известно, что биогаз - продукт жизнедеятельности метаногенов, микроорганизмов, размножающихся и продуцирующих биогаз только в анаэробных условиях (см. Руководство по биогазу. От получения до использования/ 5-е полностью перераб. издание. - Гюльцов: 2010. Размещение на сайте www.stadtdruckerei-weidner.de).It is known that biogas is a metabolic product of methanogens, microorganisms that reproduce and produce biogas only under anaerobic conditions (see Biogas Guide. From receipt to use / 5th fully revised edition. - Gyultsov: 2010. Posting on the website www.stadtdruckerei -weidner.de).
Технический результат изобретения - повышение производительности биореактора и увеличение выхода биогаза.The technical result of the invention is to increase the bioreactor productivity and increase the biogas yield.
Указанный технический результат достигается тем, что в биореакторе, включающем герметичный вертикальный цилиндрический резервуар, установленный на опорах, загрузочный и выгрузочный патрубки, патрубок для отвода биогаза, резервуар снабжен днищем в форме усеченного конуса, обтянутого нагревательной лентой, согласно изобретению резервуар обмотан нагревательной лентой и снабжен куполом, имеющим форму усеченного конуса, обращенного меньшим основанием вверх, внутри резервуара установлено перемешивающее устройство, представляющее собой трехъярусную лопастную мешалку, выполненную в виде закрепленных крест-накрест на вертикальном валу стальных пластин прямоугольного сечения, снабженных неподвижно закрепленными лопатками в виде плоских стальных пластин прямоугольного сечения, установленных параллельно валу, при этом верхние лопасти мешалки установлены перпендикулярно к оси вала, каждая лопасть снабжена перпендикулярно установленной на ней лопаткой, направленной вниз, а средние и нижние лопасти мешалки повторяют форму днища резервуара, лопатки которых прикреплены на лопастях и направлены вверх, причем средние лопасти мешалки имеют по одной лопатке, а нижние лопасти - от трех и более лопаток, расположенных с зазором по всей поверхности лопасти.The specified technical result is achieved in that in a bioreactor comprising a sealed vertical cylindrical tank mounted on supports, loading and unloading nozzles, a nozzle for biogas removal, the tank is equipped with a bottom in the form of a truncated cone covered with a heating tape, according to the invention, the tank is wrapped with a heating tape and equipped a dome having the shape of a truncated cone, facing up with a smaller base, a mixing device is installed inside the tank, which is a three-tier paddle mixer made in the form of steel plates of rectangular cross section fixed crosswise on a vertical shaft, equipped with fixed blades in the form of flat steel plates of rectangular cross section mounted parallel to the shaft, with the upper mixer blades mounted perpendicular to the axis of the shaft, each blade provided perpendicular a blade mounted on it, directed downward, and the middle and lower blades of the mixer repeat the shape of the tank bottom, the blades of which are attached to and the blades are directed upwards, with average agitator blades each have a blade and the lower blade - three or more vanes arranged with a gap over the entire blade surface.
Отличительными признаками заявляемого устройства являются наличие перемешивающего устройства, дополнительная обмотка резервуара нагревательной лентой.Distinctive features of the claimed device are the presence of a mixing device, an additional winding of the tank with heating tape.
В предлагаемом биореакторе наличие перемешивающего устройства с заявляемой формой лопастей и лопаток обеспечивает равномерное перемешивание находящейся в резервуаре массы, что позволяет получить высокую степень разложения субстрата, необходимо для получения максимального выхода биогаза. Выполнение средней и нижней лопастей мешалки, повторяющих форму днища резервуара, обеспечивает предотвращение от выпадения осадков на стенках и днище, от налипаний загрязнений на стенках, благодаря чему улучшается теплообмен, ускоряются процессы брожения в резервуаре. Все это способствует повышению производительности биореактора.In the proposed bioreactor, the presence of a mixing device with the claimed shape of the blades and blades ensures uniform mixing of the mass in the tank, which allows to obtain a high degree of decomposition of the substrate, it is necessary to obtain the maximum biogas yield. The implementation of the middle and lower blades of the mixer, repeating the shape of the bottom of the tank, provides prevention from precipitation on the walls and bottom, from the buildup of contaminants on the walls, thereby improving heat transfer, accelerating the fermentation processes in the tank. All this helps to increase the bioreactor productivity.
Частицы субстрата при вращении ударяются о среднюю и нижнюю лопасти мешалки и будут отталкиваться от нее в разных направлениях под действием центробежной силы, действующей в радиальном направлении, и силы тяжести, действующей по вертикали вниз. При этом конструкция верхней лопасти и установленные на ней вертикальные лопатки создают перекрестные токи. Это повышает радиально-осевую циркуляцию жидкости и обеспечивает интенсивное перемешивание субстрата.The particles of the substrate during rotation hit the middle and lower blades of the mixer and will be repelled from it in different directions by the action of centrifugal force acting in the radial direction and gravity acting vertically downward. Moreover, the design of the upper blade and the vertical blades mounted on it create cross currents. This increases the radial-axial circulation of the liquid and provides intensive mixing of the substrate.
Таким образом, интенсификация перемешивания за счет установки трехъярусной лопастной мешалки с вертикальными лопатками, ускорение и поддержание температуры резервуара за счет обмотки его и днища нагревательной лентой позволяет повысить интенсивность, стабильность и полноту биохимических процессов в биореакторе, увеличить выход биогаза.Thus, the intensification of mixing due to the installation of a three-tiered blade mixer with vertical blades, acceleration and maintenance of the temperature of the tank by wrapping it and the bottom with a heating tape can increase the intensity, stability and completeness of biochemical processes in the bioreactor, and increase the biogas yield.
Конструкция заявляемого биореактора поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана схема предлагаемой установки, на фиг.2 показан разрез А-А фиг.1, на фиг.3 - разрез В-В фиг.2.The design of the inventive bioreactor is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a diagram of the proposed installation, figure 2 shows a section aa of figure 1, figure 3 is a section bb of figure 2.
Биореактор включает вертикальный цилиндрический резервуар 1, внешняя часть которого обмотана нагревательной лентой 2, соединенной с терморегулятором 3. Резервуар 1 установлен на опорах 4 и снабжен куполом 5 и днищем 6, имеющими форму усеченного конуса. Днище 6 обращено меньшим основанием вниз, а купол 5 наоборот - вверх. В резервуаре 1 находится перемешивающее устройство, представляющее собой трехъярусную лопастную мешалку с лопастями 7, 8, 9, выполненными в виде закрепленных крест-накрест на вертикальном валу 10 стальных пластин прямоугольного сечения. Лопасти 7, 8, 9 мешалки снабжены неподвижно закрепленными лопатками 11 в виде плоских стальных пластин прямоугольного сечения, установленных параллельно валу 10, ориентированному по центру резервуара 1. Верхние лопасти 7 установлены перпендикулярно к оси вала 10. Каждая лопасть 7 снабжена перпендикулярно установленной на ней лопаткой 11, направленной вниз. Средняя 8 и нижняя 9 лопасти повторяют форму днища 6 резервуара 1, лопатки 11 которых прикреплены на лопастях и направлены вверх. Каждая средняя лопасть 8 мешалки имеет по одной лопатке 11, а нижние лопасти 9 - от трех и более лопаток 11, расположенных с зазором по всей поверхности лопасти.The bioreactor includes a vertical
На куполе 5 резервуара 1 установлены загрузочный патрубок 12, датчик давления 13, патрубок 14 для отвода биогаза и подшипниковая опора 15 с резиновой прокладкой для сохранения герметичности резервуара. Перемешивающее устройство соединено с приводом 16 и клиноременной передачей 17. В нижней части конического днища 6 расположен выгрузочный патрубок 18.On the
Биореактор работает следующим образом.The bioreactor operates as follows.
Для создания анаэробной среды через загрузочный патрубок 12 заливают воду до полного заполнения резервуара 1. Далее исходный материал в виде органических отходов животноводства (разжиженный свежий навоз (помет) с влажностью 92-93%) вводят через загрузочный патрубок 12 и заполняют резервуар 1 до уровня 3/4 его высоты. После заполнения резервуара 1 исходным материалом из резервуара 1 сливают оставшуюся в нем воду и включают нагревательную ленту 2, регулируемую терморегулятором 3, для поддержания температуры 33-36°С. Терморегулятор при достижении 36°С автоматически отключает нагревательную ленту и включает при достижении температуры 33°С. В таком состоянии в резервуаре 1 в течение 6 дней идет метановое сбраживание, при этом каждые 2 дня в течение 10 минут включают перемешивающее устройство для равномерного обеспечения питательными веществами метанобразующих бактерий, предотвращения осадочного материала и корки под куполом 5, которая препятствует выходу биогаза. Коническая форма купола 5 резервуара 1 образует свободный объем для скапливания образующегося биогаза, который, скапливаясь, выходит через патрубок 14. Лопасти 7, 8, 9 обеспечивают наиболее полное перемешивание субстрата, препятствуют осадку тяжелых частиц субстрата на дно и разрушают образующуюся корку субстрата под куполом 5.To create an anaerobic environment, water is poured through the
После 6-го дня сбраживания выгрузку переработанных отходов осуществляют периодически каждые 2 дня. При загрузке реактора новым сырьем объем его пропорционален выгружаемому сырью через патрубок 18. Форма днища резервуара в виде усеченного конуса обеспечивает качество выгрузки переработанных отходов.After the 6th day of fermentation, the discharge of processed waste is carried out periodically every 2 days. When the reactor is loaded with new raw materials, its volume is proportional to the raw material discharged through pipe 18. The shape of the bottom of the tank in the form of a truncated cone ensures the quality of the discharge of processed waste.
Давление в емкости отслеживается при помощи датчика 13.The pressure in the tank is monitored using a
Получаемый из биореактора газ может применяться в бытовых нуждах, а переработанный субстрат является биологическим удобрением. Он лишен специфического запаха, полностью обеззаражен и может применяться в качестве удобрения без дополнительных операций. Также данный субстрат после определенных технических операций может быть использован в качестве кормовой добавки для сельскохозяйственных животных.The gas obtained from the bioreactor can be used for domestic purposes, and the processed substrate is a biological fertilizer. It is devoid of a specific smell, completely disinfected and can be used as fertilizer without additional operations. Also, this substrate after certain technical operations can be used as a feed additive for farm animals.
Высокие цены на энергоносители делают эксплуатацию биореактора рентабельной, при этом использование установки улучшает экологическое состояние окружающей среды и решает экономические вопросы приобретения удобрений и кормовых добавок.High energy prices make the operation of the bioreactor cost-effective, while the use of the plant improves the ecological state of the environment and solves the economic issues of the purchase of fertilizers and feed additives.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013159005/10A RU2540019C1 (en) | 2013-12-30 | 2013-12-30 | Bioreactor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013159005/10A RU2540019C1 (en) | 2013-12-30 | 2013-12-30 | Bioreactor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2540019C1 true RU2540019C1 (en) | 2015-01-27 |
Family
ID=53286713
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013159005/10A RU2540019C1 (en) | 2013-12-30 | 2013-12-30 | Bioreactor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2540019C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2655795C1 (en) * | 2017-11-17 | 2018-05-29 | Михаил Иванович Голубенко | Device for producing pig breeding sewage wastes biogas and fertilizers |
RU191290U1 (en) * | 2019-03-06 | 2019-08-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет им. И.Т. Трубилина" | INSTALLATION OF BIOLOGICAL PROCESSING OF BIRD LITTER |
RU2796354C1 (en) * | 2022-10-28 | 2023-05-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Казанский ГАУ) | Biogas unit |
-
2013
- 2013-12-30 RU RU2013159005/10A patent/RU2540019C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2655795C1 (en) * | 2017-11-17 | 2018-05-29 | Михаил Иванович Голубенко | Device for producing pig breeding sewage wastes biogas and fertilizers |
RU191290U1 (en) * | 2019-03-06 | 2019-08-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет им. И.Т. Трубилина" | INSTALLATION OF BIOLOGICAL PROCESSING OF BIRD LITTER |
RU2796354C1 (en) * | 2022-10-28 | 2023-05-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Казанский ГАУ) | Biogas unit |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6783677B1 (en) | Anaerobic film biogas digester system | |
RU2567649C1 (en) | Biogas unit | |
US8283159B2 (en) | Fermenter for producing biogas from organic material | |
KR101375343B1 (en) | Waste for energy production system | |
KR101803089B1 (en) | Eco-friendly livestock excretion treatment and method for operating the same | |
RU2540019C1 (en) | Bioreactor | |
RU2370457C1 (en) | Unit for anaerobic digestion of organic waste | |
CN102492728A (en) | Rancidity-prone waste biogas utilization method based on in-subarea inoculation and quick start | |
RU2463761C1 (en) | Method of production of biogas from agricultural waste and biogas plant for its implementation | |
RU110217U1 (en) | BIOGAS PLANT FOR PRODUCING BIOGAS FROM AGRICULTURAL WASTE | |
RU2399184C1 (en) | Biogas complex | |
WO2014092602A2 (en) | Bioenergy complex | |
RU171741U1 (en) | MULTI-CHAMBER BIOGAS REACTOR OF CONTINUOUS LOADING OF RAW MATERIALS | |
RU2605312C1 (en) | Biogas plant | |
RU49524U1 (en) | INDUSTRIAL PLANT FOR PROCESSING ORGANIC WASTE FOR BIOGUMUS AND BIOGAS | |
RU2254700C1 (en) | Biogas apparatus for anaerobic fermentation of organic wastes | |
RU2655795C1 (en) | Device for producing pig breeding sewage wastes biogas and fertilizers | |
RU2540326C1 (en) | Biogas plant | |
RU2646873C1 (en) | Method for obtaining biogas and fertilizers from pig waste dropping with a vertical cylindrical tank | |
RU2427998C1 (en) | Biogas complex | |
RU97026U1 (en) | BIOGAS COMPLEX | |
RU97124U1 (en) | METHEN | |
RU86589U1 (en) | INSTALLATION FOR ANAEROBIC PROCESSING OF ORGANIC WASTE ANIMAL AND VEGETABLE ORIGIN, PRODUCTION OF BIOGAS AND LIQUID ORGANIC FERTILIZER | |
RU220962U1 (en) | BIOREACTOR WITH AN ACTIVE SYSTEM FOR MOVEMENT OF FERMENTABLE MASS | |
RU195674U1 (en) | Continuous feed biogas reactor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171231 |