RU2549236C1 - Continuous underground generator of biogas - Google Patents
Continuous underground generator of biogas Download PDFInfo
- Publication number
- RU2549236C1 RU2549236C1 RU2014150647/93A RU2014150647A RU2549236C1 RU 2549236 C1 RU2549236 C1 RU 2549236C1 RU 2014150647/93 A RU2014150647/93 A RU 2014150647/93A RU 2014150647 A RU2014150647 A RU 2014150647A RU 2549236 C1 RU2549236 C1 RU 2549236C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bioreactor
- biomass
- biogas
- pipe
- biopulp
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Treatment Of Sludge (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области устройств, которые предназначены для получения биогаза из сточных вод животноводческих хозяйств и жизнедеятельности людей.The invention relates to the field of devices that are designed to produce biogas from wastewater of livestock farms and human life.
Близкими по технической сути изобретениями, по сравнению к предлагаемому, являются американские патенты US 4845034 и US 6962561.Similar technical inventions, in comparison with the proposed, are US patents US 4845034 and US 6962561.
Установка по патенту US 5845034 предназначена для переноса биореактора под землю для проведения биохимических реакций, в том числе и для получения биогаза.Installation according to patent US 5845034 is designed to transfer the bioreactor underground for biochemical reactions, including for the production of biogas.
Основными недостатками этой установки являются:The main disadvantages of this installation are:
1) необходимость наличия на определенной глубине под землей слоя каменной соли для создания в нем полости для биореактора;1) the need for the presence of a layer of rock salt at a certain depth underground to create a cavity for the bioreactor in it;
2) выбор в качестве исходного сырья для получения биомассы раздробленного каменного угля, бурого угля или торфа, которые требуют сложной энергоёмкой предварительной термохимической обработки;2) the choice of raw materials for the production of biomass of crushed coal, brown coal or peat, which require complex energy-intensive preliminary thermochemical treatment;
3) необходимость выращивания штаммов специальных солестойких метаногенных микроорганизмов и обязательного введения их (засев) в биомассу;3) the need to grow strains of special salt-resistant methanogenic microorganisms and their mandatory introduction (seeding) into the biomass;
4) малое значение давления биогаза на выходе из установки, о чем свидетельствует наличие вентилятора на выходе из нее;4) a small value of biogas pressure at the outlet of the installation, as evidenced by the presence of a fan at the outlet of it;
5) для обеспечения работы проточных биореакторов необходима сложная система каналов в полости биореактора. Установка энергоёмкая, сложная в строительстве и эксплуатации.5) to ensure the operation of flow bioreactors requires a complex system of channels in the cavity of the bioreactor. The installation is energy-intensive, complicated in construction and operation.
Патент US 6962561, как биореактор, предлагает использовать прослойку горных пород, типа песчаников, толщиной не менее 100 м, которые находятся на глубинах от 500 до 3000 м от поверхности Земли, где температуры пород наиболее благоприятны для анаэробной переработки биомассы метаногенными организмами.US 6962561, as a bioreactor, proposes to use a layer of rocks, such as sandstones, with a thickness of at least 100 m, which are located at depths of 500 to 3000 m from the Earth’s surface, where rock temperatures are most favorable for anaerobic processing of biomass by methanogenic organisms.
Главными недостатками указанного патента являются:The main disadvantages of this patent are:
1) необходимость наличия дырчатой горной породы в необходимом нам месте, эта порода должна быть размещена на необходимой нам глубине;1) the need for perforated rock in the place we need, this rock should be placed at the depth we need;
2) прослойка этой породы должна иметь горизонтальное или слегка наклонное размещение в Земле;2) the layer of this rock should have a horizontal or slightly inclined placement in the Earth;
3) покров этой прослойки должен быть непроницаем для газа и иметь куполоподобную форму;3) the cover of this layer should be impervious to gas and have a dome-like shape;
4) так как результатом биохимического превращения биомассы будет биогаз, биоил и биовода, биоил при фильтрации в породе быстро заилит каналы, вследствие чего работа биореактора достаточно быстро прекратится;4) since the result of biochemical conversion of biomass will be biogas, bioil and biowater, the bioil will quickly silt the channels during filtration in the rock, as a result of which the bioreactor will stop working quite quickly;
5) указанный метод переработки биомассы экологически опасен, особенно при проникновении биомассы или промежуточных веществ переработки биомассы в водоносные слои;5) the specified method for processing biomass is environmentally hazardous, especially when penetrating biomass or intermediate substances for processing biomass into aquifers;
6) указанная установка энергоёмка, особенно на стадии закачивания биомассы в глубокоразмещенные слои горных пород, где давление 10...50 МПа;6) the specified installation is energy-intensive, especially at the stage of pumping biomass into deep-seated rock layers, where the pressure is 10 ... 50 MPa;
7) процесс переработки биомассы должен быть контролированным, чаще всег о, регулируемым по ряду параметров.7) the biomass processing process should be controlled, more often than not, regulated by a number of parameters.
Наиболее близкой по технической сути к предлагаемому изобретению" является установка по патенту US 4388186. Описание к патенту содержит описание схем включения различных аппаратов для переработки осадка и пульпы в установке для получения биогаза со сточных вод и систем, которые обслуживают установку, а также принципы построения и работы биореактора.The closest in technical essence to the proposed invention "is the installation according to the patent US 4388186. The description of the patent contains a description of the inclusion schemes of various devices for processing sludge and pulp in the installation for biogas from wastewater and systems that serve the installation, as well as the principles of construction and bioreactor work.
Основными элементами установки являются: система подготовки биомассы (осадка), которая включает в себя осадочную ёмкость первой ступени, аэротенк. осадочную ёмкость второй ступени, центробежный уплотнитель осадка, промежуточную ёмкость для завершения процесса расщепления биомассы (вариант установки, трубопроводы, не указанные на схемах рис. 1 и 2, но необходимые для работы установки, насосы, воздушный процессор для аэротенка, обогревающие устройства для нагревания биомассы (осадка) до необходимой температуры (+35°С); система обработки биопульпы, которая включает в себя смесительный резервуар с мешалкой, обезвоживающую машин) (отжимной пресс), сушилку, гранулятор, обжигную печь и трубопроводы, систему отвода биогаза, которая включает в себя газосборник, компрессор (не изображенный на рис. 1 и 2), трубопроводы, в том числе отвода биогаза потребителям, подвода к сушарке биопульпы и к обжигательной печи; биореактор многократноциркуляционного типа, который состоит (в вариантах рис. 3 и 4) с цилиндрического стаканной формы корпуса (внешняя труба) с внешней теплоизоляцией, установленного в Земле в колодце диаметром 5 м и глубиной 10 м, внутренней трубы, размещенной соосно с корпусом биореактора и предлазначенного для нисходящего движения биомассы, насоса и винтового насоса для обеспечения циркуляции биомассы в биореакторе, труб подвода биомассы в биореактор, отвода биогаза из верхней части биореактора и отвода биопульпы.The main elements of the installation are: a biomass (sediment) preparation system, which includes a sedimentary tank of the first stage, aeration tank. sedimentary tank of the second stage, centrifugal sediment compactor, intermediate tank to complete the process of biomass splitting (installation option, pipelines not shown in the diagrams of Fig. 1 and 2, but necessary for operation of the installation, pumps, air processor for aeration tank, heating devices for heating biomass (sediment) to the required temperature (+ 35 ° С); a biopulp processing system, which includes a mixing tank with a mixer, dewatering machines) (squeezing press), dryer, granulator, kiln and tube rovody, biogas drainage system which includes a gas plenum, a compressor (not shown in Figures 1 and 2.), lines, including removing biogas consumers supply to susharke biopulp and a kiln; a multiple circulation bioreactor, which consists (in the variants of Figs. 3 and 4) with a cylindrical cup-shaped body (outer pipe) with external thermal insulation installed in the Earth in a well with a diameter of 5 m and a depth of 10 m, an inner pipe placed coaxially with the bioreactor body and intended for the downward movement of the biomass, the pump and the screw pump to ensure the circulation of biomass in the bioreactor, pipes for supplying biomass to the bioreactor, drainage of biogas from the top of the bioreactor and drainage of the biopulse.
Главные недостатки по патенту US 4388186:The main disadvantages of the patent US 4388186:
1) использование как биомассы не самой органики сточных вод, а "активного биоила" (осадка), что значительно снижает коэффициент полезного ' использовании биомассы;1) the use of wastewater organics as biomass, but of “active bioil” (sludge), which significantly reduces the coefficient of beneficial use of biomass;
2) установка очень энергоёмка, поскольку даже в биореакторе для обеспечения циркуляции биомассы используется насос (см. рис. 3), или насос и винтовой насос (см. рис. 4);2) the installation is very energy-intensive, because even in a bioreactor a pump is used to ensure biomass circulation (see Fig. 3), or a pump and a screw pump (see Fig. 4);
3) корпус биореактора рекомендуется разместить в кольце не для использования внутреннего тепла Земли, а для уменьшения тепловых потерь биореактора (см. тепловые расчеты и таблицу в столбике 8 описания);3) it is recommended to place the bioreactor body in the ring not for using the internal heat of the Earth, but to reduce the heat loss of the bioreactor (see thermal calculations and the table in column 8 of the description);
4) строительство колодцев в Земле диаметром 5 м и глубиной 10 м, а тем более на глубину 100 м, дело достаточно сложное, трудоемкое и энергозатратное, буровых установок с таким диаметром долота пока нет;4) the construction of wells in the Earth with a diameter of 5 m and a depth of 10 m, and even more so at a depth of 100 m, is a rather complicated, time-consuming and energy-consuming business; there are no drilling rigs with such a bit diameter yet;
5) биореактор в установке многократно-циркуляционный, в таком варианте работа биогенераторной установки должна быть периодической (пропорциональной), иначе полная переработка биомассы невозможна, давление биогаза на выходе биогенератора мало, о чем свидетельствует указание о необходимости установки компрессора на выходе из биореактора (см. столбик 6, рядок 51 описания);5) the bioreactor in the installation is multiple-circulation, in this embodiment, the operation of the biogenerator installation should be periodic (proportional), otherwise complete biomass processing is not possible, the biogas pressure at the output of the biogenerator is small, as evidenced by the need to install a compressor at the exit of the bioreactor (see
6) самопроизвольная система циркуляции биомассы в биореакторе, которая задекларирована в патенте, тем более во всей биогенераторной установке, физически невозможна (см. рис. 3 и 4).6) the spontaneous biomass circulation system in the bioreactor, which is declared in the patent, especially in the entire biogenerator installation, is physically impossible (see Figs. 3 and 4).
В целом, биореакторная установка, что рассматривается, неработоспособна, энергоёмкая, малотехнологична, сложна в строительстве и в эксплуатации.In general, the bioreactor installation, which is considered to be inoperative, energy-intensive, low-tech, difficult in construction and operation.
В основу предлагаемого изобретения поставлена задача создания высокотехнологичного, непрерывно действующего, достаточно простого в изготовлении и эксплуатации генератора биогаза, пригодного для полной утилизации городских бытовых сточных вод, сточных вод больших животноводческих комплексов с получением биогаза (аналога природного газа), биоила (органического удобрения для сельского хозяйства) и технической воды.The basis of the invention is the task of creating a high-tech, continuously operating, fairly simple to manufacture and operate a biogas generator, suitable for the complete utilization of municipal wastewater, wastewater of large livestock complexes with biogas (analogue of natural gas), bioil (organic fertilizer for rural household) and industrial water.
Эта задача решается путем размещения активной зоны биореактора в Земле, где температура горных пород, за счет внутреннего тепла Земли, равняется оптимальной для жизнедеятельности анаэробных мезофильных метаногенных микроорганизмов (+30...35°С), использования биореактора самопроточного типа, использования самопроточной системы загрузки и выгрузки биореактора за счет разности удельного веса и гидростатического давления биомассы и биопульпы (смеси пузырьков биогаза, биомассы, биоила и воды).This problem is solved by placing the active zone of the bioreactor in the Earth, where the temperature of the rocks, due to the internal heat of the Earth, is optimal for the life of anaerobic mesophilic methanogenic microorganisms (+30 ... 35 ° C), using a self-flowing bioreactor, using a self-flowing loading system and unloading of the bioreactor due to the difference in the specific gravity and hydrostatic pressure of the biomass and biopulp (a mixture of biogas, biomass, bioil and water bubbles).
На рисунке приведена схема предлагаемого генератора биогаза, который включает в себя: ёмкость с биомассой (сточными водами жизнедеятельности животных или людей) 1, трубу подвода биомассы в биореактор 2, корпус биореактора 3, межтрубное пространство 4, конечный башмак 5 корпуса биореактора 3, активную зону биореактора (высотой Н3) 6, тепловой поток 7 от горных пород к активной зоне б корпуса биореактора 3, кондуктор 8, трубопровода отвода остаточной биопульпы 9, грубы отвода биогаза 10. гидростатический напор биомассы H1, гидростатический напор биопульпы H2.The figure shows a diagram of the proposed biogas generator, which includes: a tank with biomass (sewage of animal or human life) 1, a biomass supply pipe to
Генератор биогаза, который предлагается, работает следующим образом: биомасса из ёмкости 1 через трубу подвода биомассы 2 самотёком, за счет перепада давления Δрдв=g (ρБМ·H1 - ρБП·Н2) биомасса направляется в активную зону трубной полости 4, где анаэробные метаногенные микроорганизмы, которые находятся в достаточном количестве в биомассе, при оптимальной температуре (+30...+35°С), превращают биомассу в биогаз, биоил и воду, смесь пузырьков биогаза с остаточной биопукльпой поднимается в верхнюю часть корпуса биореактора, разделяется на биогаз и остаточную биопульпу, по трубе отвода 9 остаточная биопульпа поступает на дальнейшую переработку, по трубе отвода 10 биогаз поступает на очистку и дальнейшее использование.The biogas generator, which is proposed, works as follows: biomass from tank 1 through the
Изобретение, которое предлагается малоэнергоёмкое, экологически безопасное, способное стать неисчерпаемым источником горючего газа высокого (5-6 MПа) давления.The invention, which is proposed low-energy, environmentally friendly, capable of becoming an inexhaustible source of high-pressure flammable gas (5-6 MPa).
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014150647/93A RU2549236C1 (en) | 2014-11-24 | 2014-11-24 | Continuous underground generator of biogas |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014150647/93A RU2549236C1 (en) | 2014-11-24 | 2014-11-24 | Continuous underground generator of biogas |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2549236C1 true RU2549236C1 (en) | 2015-04-20 |
Family
ID=53289619
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014150647/93A RU2549236C1 (en) | 2014-11-24 | 2014-11-24 | Continuous underground generator of biogas |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2549236C1 (en) |
-
2014
- 2014-11-24 RU RU2014150647/93A patent/RU2549236C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101507125B1 (en) | Fermenter for generating biogas from pumpable organic material | |
CN104649530A (en) | Method of treating feces in breeding industry | |
US10189734B2 (en) | Floating methanation system | |
CN103351092B (en) | Method and equipment for harmlessly treating and utilizing livestock feces on large-scale livestock farm | |
CN204550559U (en) | A kind of changing food waste is from stirring anaerobic digestion biogas production equipment | |
RU2549236C1 (en) | Continuous underground generator of biogas | |
RU2404240C2 (en) | Biogas plant | |
CN105950446A (en) | Device for treating dewatered algae ooze and straw mixture by utilizing high-temperature dry-type anaerobic digestion treatment | |
WO2014092602A2 (en) | Bioenergy complex | |
CN104944722A (en) | Modernized glass fiber reinforced plastic septic tank and septic system thereof | |
CN202022828U (en) | Sludge washing system and biological treatment system thereof | |
EP1931602B1 (en) | System for treating residual water | |
KR101087035B1 (en) | a high temperature apparatus for disposing excretion by anaerobic mineralization | |
CN203976787U (en) | A kind of fecal sewage treatment methane-generating pit | |
CN202527457U (en) | Domestic garbage totally-enclosed water-gas linked intermittent internal rotation constant-temperature anaerobic digestion device | |
CN2616533Y (en) | Grow-culture joint ecological methane-generating pit | |
RU2549237C1 (en) | Continuous underground generator of biohydrogen | |
CN202785801U (en) | Automatic siphon pulse water distributor | |
CN204981337U (en) | Annular formula sewage treatment plant | |
Akkoli et al. | Design and construction of food waste biogas plant for hostel mess | |
KR102092200B1 (en) | Apparatus for generation of methane | |
CN102452731A (en) | Water treatment equipment with backflushing function | |
CN102452716A (en) | Water treatment equipment with sludge lifting function | |
CN203782156U (en) | Device for efficient production of biogas from organic garbage and human and animal feces and sewage | |
RU2549238C1 (en) | Double-stage continuous underground generator of biohydrogen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170117 |