RU2577166C2 - Line of recycling manure with obtaining biogas and fertilisers - Google Patents

Line of recycling manure with obtaining biogas and fertilisers Download PDF

Info

Publication number
RU2577166C2
RU2577166C2 RU2014121272/13A RU2014121272A RU2577166C2 RU 2577166 C2 RU2577166 C2 RU 2577166C2 RU 2014121272/13 A RU2014121272/13 A RU 2014121272/13A RU 2014121272 A RU2014121272 A RU 2014121272A RU 2577166 C2 RU2577166 C2 RU 2577166C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat exchanger
heat
heat pump
condenser
manure
Prior art date
Application number
RU2014121272/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014121272A (en
Inventor
Дмитрий Александрович Ковалев
Евгений Николаевич Камайданов
Андрей Александрович Ковалев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства" (ФГБНУ ВИЭСХ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства" (ФГБНУ ВИЭСХ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства" (ФГБНУ ВИЭСХ)
Priority to RU2014121272/13A priority Critical patent/RU2577166C2/en
Publication of RU2014121272A publication Critical patent/RU2014121272A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2577166C2 publication Critical patent/RU2577166C2/en

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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Landscapes

  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Fertilizers (AREA)

Abstract

FIELD: agriculture.
SUBSTANCE: line of recycling manure with obtaining biogas and fertilisers consists of hydraulically connected manure-collector, the first anaerobic bioreactor with a heat exchanger-condenser of the heat pump, a second anaerobic bioreactor with a heat exchanger, a settler-storage of fertilisers with a heat exchanger-evaporator of the heat pump. The heat exchanger-condenser and the heat exchanger-evaporator are connected to each other through the compressor with a gas motor drive on biogas with the formation of thermodynamic circuit of heat pump. The heat exchanger-condenser of the heat pump is made in the form of a vertical tube with hollow walls and is placed coaxially inside the first anaerobic bioreactor. The heat-exchanger-evaporator of the heat pump is in made the form of an immersed coil and is placed in the lower part of the settler-storage of fertilisers. In the heat exchanger of the second anaerobic bioreactor the heat energy of the coolant and exhaust gases of gas-motor compressor drive of the heat pump is used. In the manure-collector there is an additional heat exchanger-condenser of the heat pump. In the upper part of the settler-storage there is an additional heat exchanger-evaporator of the heat pump, made in the form of a vertical pipe with hollow walls. The heat exchanger of the second bioreactor is made similar to the heat exchanger-condenser and is connected with the gas-motor compressor drive of the heat pump by the circulation line of the coolant with a three way control valve, the heat-receiving element of which is placed in the working space of the second bioreactor.
EFFECT: increase in stability of the process of anaerobic recycling of manure in off-design operating modes, while maintaining high indices of output and composition of commodity biogas and the effluent quality.
2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству и может использоваться в системах получения обеззараженных и стабилизированных органических удобрений из бесподстилочного навоза, помета сельскохозяйственных животных и птицы.The invention relates to agricultural production and can be used in systems for the production of disinfected and stabilized organic fertilizers from bedded manure, litter of farm animals and poultry.

Помимо сельского хозяйства данное изобретение может использоваться для переработки органических отходов коммунального хозяйства, например осадков и илов сооружений биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод и других органических полисубстратов, которые могут быть подвергнуты анаэробной переработке с получением биогаза.In addition to agriculture, this invention can be used for the processing of organic municipal waste, such as sludge and sludge from biological wastewater treatment plants and other organic polysubstrates, which can be subjected to anaerobic processing to produce biogas.

В частности, предлагаемое изобретение относится к технологическим линиям, сооружениям и установкам анаэробной переработки (биоконверсии) концентрированных органических полисубстратов с получением обеззараженных и стабилизированных удобрений и биогаза, в первую очередь товарного, оснащенных средствами рекуперации физического тепла эффлюента. Наиболее эффективно данное техническое решение может применяться в условиях среднего и крупного непрерывного производства современного (высокотехнологичного) типа, оснащенного оборудованием заводского изготовления.In particular, the present invention relates to technological lines, structures and installations of anaerobic processing (bioconversion) of concentrated organic polysubstrates to produce disinfected and stabilized fertilizers and biogas, primarily commercial, equipped with means for recovering the physical heat of effluent. Most effectively, this technical solution can be applied in medium and large continuous production of a modern (high-tech) type, equipped with factory-made equipment.

Известны устройства такого назначения, см. авт. св-во №1692951. Установка-аналог содержит анаэробный биореактор (метантенк), загрузка субстрата в который осуществляется через два последовательно включенных теплообменных аппарата, причем в первом по ходу субстрата теплообменном аппарате в качестве теплоносителя с низким температурным потенциалом используется эффлюент метантенка. Во втором по ходу субстрата теплообменном аппарате в качестве теплоносителя используется конденсирующийся хладагент теплового насоса. Охлажденный в первом теплообменном аппарате эффлюент служит дополнительным источником низкопотенциального тепла, которое, после повышения термодинамического потенциала в компрессоре теплового насоса, используется во втором теплообменном аппарате - конденсаторе теплового насоса для окончательного нагрева субстрата. Полученный в процессе анаэробной биоконверсии биогаз в основном является товарным. При коэффициенте преобразования теплового насоса на уровне 4-5 на каждые 3-4 кВт тепловой мощности, отводимой из биореактора с биошламом, может быть получено 4-5 кВт подводимой к исходному навозу тепловой мощности. При этом расходуется 1 кВт механической (электрической) мощности на приводе компрессора.Known devices for this purpose, see ed. certificate No. 1692951. The analogue installation contains an anaerobic bioreactor (digester), the substrate is loaded into it through two heat exchangers connected in series, and in the first heat exchanger along the substrate the effluent is used as a heat carrier with a low temperature potential. In the second heat exchanger along the substrate, the condensing coolant of the heat pump is used as the heat carrier. The effluent cooled in the first heat exchanger serves as an additional source of low potential heat, which, after increasing the thermodynamic potential in the heat pump compressor, is used in the second heat exchanger - the heat pump condenser for final heating of the substrate. The biogas obtained in the process of anaerobic bioconversion is mainly marketable. With a conversion coefficient of the heat pump of 4-5 for every 3-4 kW of heat output from the bioreactor with bio-sludge, 4-5 kW of heat output supplied to the original manure can be obtained. This consumes 1 kW of mechanical (electrical) power on the compressor drive.

Основным недостатком данного технического решения является высокая техническая сложность и металлоемкость теплообменной системы рекуперации тепловой энергии, представляющей собой линейную совокупность рекуперативного теплообменника, конденсатора и испарителя теплового насоса. Использование проточного режима в сочетании с необходимостью достижения технологически обусловленных и экономически оправданных температурных напоров приводит к необходимости применения дорогостоящих и сложных в эксплуатации конструкций с развитыми поверхностями и/или значительным количеством ходов по субстрату (эффлюенту).The main disadvantage of this technical solution is the high technical complexity and metal consumption of the heat exchange heat recovery system, which is a linear combination of a regenerative heat exchanger, condenser and heat pump evaporator. The use of flow regime in combination with the need to achieve technologically driven and economically justified temperature pressures leads to the need for expensive and difficult-to-operate structures with developed surfaces and / or a significant number of strokes along the substrate (effluent).

В случае значительных колебаний параметров исходного субстрата и окружающей среды системы рекуперации тепловой энергии может не обеспечить проектных показателей анаэробного процесса, что приведет к снижению выхода биогаза и ухудшению качества эффлюента.In the event of significant fluctuations in the parameters of the initial substrate and the environment, the thermal energy recovery system may not provide the design parameters of the anaerobic process, which will lead to a decrease in the biogas yield and a deterioration in the quality of the effluent.

Нарушение процесса теплопередачи в теплообменных аппаратах из-за образования отложений с малой теплопроводностью на трубном пучке со стороны осадка (субстрата) также может быть причиной нерасчетных режимов работы устройства в целом.Violation of the heat transfer process in heat exchangers due to the formation of deposits with low thermal conductivity on the tube bundle from the side of the precipitate (substrate) can also be the cause of non-calculated modes of operation of the device as a whole.

Другим недостатком является низкая интенсивность биохимических процессов в метантенке из-за наличия лимитирующих стадий метаногенеза, а также отсутствие средств предварительного сгущения эфлюента.Another disadvantage is the low intensity of biochemical processes in the digester due to the presence of limiting stages of methanogenesis, as well as the lack of means for preliminary thickening of the effluent.

Основной недостаток рассмотренного выше устройства-аналога в известной степени устранен в техническом решении, приведенном в кн. авт. Баадера В., Доне Е. «Биогаз. Теория и практика». М.: Колос, 1982, с.44.The main disadvantage of the analog device discussed above is to a certain extent eliminated in the technical solution given in the book. author Baadera V., Don E. “Biogas. Theory and practice". M .: Kolos, 1982, p. 44.

Исходный навоз через навозоприемник поступает в анаэробный биореактор - метантенк. Обработанный в анаэробном биореакторе навоз (биошлам) направляется в накопитель биошлама и в рециркуляционном режиме прокачивается через теплообменник-испаритель теплового насоса. Тепловая энергия от биошлама через легкокипящий теплоноситель после повышения температурного потенциала в компрессоре передается через теплообменник-конденсатор исходному навозу, циркулирующему через анаэробный биореактор - метантенк и теплообменник-конденсатор теплового насоса. Таким образом, тепловая энергия нагретого биошлама, отводимого из биореактора, используется для нагрева исходного навоза в непрерывном режиме. Применение рециркуляционных режимов в сочетании с демпфирующими емкостями позволяет избежать чрезмерного усложнения теплообменной аппаратуры, снизить вероятность технологических сбоев при нерасчетных режимах эксплуатации.The initial manure through the manure collector enters the anaerobic bioreactor - digester. Manure processed in the anaerobic bioreactor (bio-sludge) is sent to the bio-sludge collector and is pumped through the heat exchanger-evaporator of the heat pump in recirculation mode. The heat energy from the bio-sludge through the low-boiling coolant after increasing the temperature potential in the compressor is transferred through the heat exchanger-condenser to the original manure circulating through the anaerobic bioreactor - methane tank and heat exchanger-condenser of the heat pump. Thus, the thermal energy of the heated bio-sludge discharged from the bioreactor is used to heat the initial manure in a continuous mode. The use of recirculation modes in combination with damping tanks allows you to avoid excessive complication of the heat exchange equipment, to reduce the likelihood of technological failures during off-design operating conditions.

Основным недостатком данного устройства является низкая интенсивность биохимических, тепломассобменных и гидродинамических процессов, определяющих производительность технологической линии «навозоприемник - биореактор - накопитель биошлама (отстойник)». Продолжительность анаэробной обработки существенно возрастает из-за невозможности осуществления полноценного метаногенеза без получения ряда соединений, необходимых для жизнедеятельности метаногенов, осуществляемого другими группами анаэробного консорциума. В конечном итоге значительные капитальные затраты на изготовление метантенка, а также необходимость использования теплообменного оборудования кожухотрубного или спирального типов не позволяют широко использовать данное устройство на практике. Образование отложений на трубчатых теплообменных поверхностях со стороны навоза и биошлама приводит к существенным потерям тепловой мощности и в конечном счете к необходимости проведения дорогостоящих работ с соответствующей остановкой технологической линии.The main disadvantage of this device is the low intensity of biochemical, heat and mass transfer and hydrodynamic processes that determine the productivity of the technological line "manure collector - bioreactor - bio-sludge storage tank (sump)". The duration of anaerobic treatment increases significantly due to the impossibility of full-fledged methanogenesis without obtaining a number of compounds necessary for the vital activity of methanogens carried out by other groups of the anaerobic consortium. Ultimately, the significant capital costs for the manufacture of the digester, as well as the need to use heat-exchanging equipment of shell-and-tube or spiral types, do not allow widespread use of this device in practice. The formation of deposits on the tubular heat exchange surfaces from the side of manure and bio-sludge leads to significant losses of thermal power and, ultimately, to the need for expensive work with a corresponding stop of the production line.

Другим недостатком является необходимость применения сложного и дорогостоящего механического обезвоживающего оборудования.Another disadvantage is the need for complex and expensive mechanical dewatering equipment.

Это связано с тем, что в процессе расслоения биошлама в отстойнике-накопителе устройства сгущенная фракция биошлама скапливается в нижней (осадочной) части аппарата. Из-за значительной концентрации анаэробных метаногенных микроорганизмов и наличия остаточного органического вещества субстрата в осадочной части развивается анаэробный процесс с выделением биогаза. Всплывающие пузырьки биогаза являются причиной резкого падения интенсивности процесса седиментации биошлама, так как развивается процесс встречного по отношению к гравитационному осаждению переноса твердой фазы за счет биофлотации. В результате продолжительность гравитационного уплотнения биошлама до приемлемой с технологической точки зрения влажности 93-95% может достигать 30 и более дней.This is due to the fact that in the process of stratification of the bio-sludge in the device sump-accumulator, the thickened fraction of bio-sludge accumulates in the lower (sedimentary) part of the apparatus. Due to the significant concentration of anaerobic methanogenic microorganisms and the presence of residual organic matter of the substrate in the sedimentary part, an anaerobic process develops with the release of biogas. Pop-up biogas bubbles cause a sharp drop in the intensity of the sedimentation process of bio-sludge, as the process of transferring the solid phase with respect to gravitational deposition due to bioflotation develops. As a result, the duration of the gravitational compaction of bio-sludge to a technologically acceptable moisture content of 93-95% can reach 30 or more days.

В итоге происходит увеличение массогабаритных характеристик накопителя-уплотнителя (отстойника), его объем становится сопоставимым с объемом метантенка, возникает необходимость применения дорогостоящего механического сгустительного оборудования.As a result, there is an increase in the weight and size characteristics of the storage-compactor (sump), its volume becomes comparable with the volume of the digester, the need arises for the use of expensive mechanical thickening equipment.

Следствием рассмотренных процессов является увеличение в жидкой фракции содержания твердой фазы, что приводит к существенному увеличению нагрузки на последующие ступени очистки.The consequence of the considered processes is an increase in the solid phase content in the liquid fraction, which leads to a significant increase in the load on the subsequent stages of purification.

Следует также отметить, что применение газомоторного привода теплового насоса с системой утилизации тепловой энергии выхлопа и охлаждающей воды в средних и крупных установках, а также в ряде других случаев существенно эффективнее, чем использование электропривода.It should also be noted that the use of a gas-driven heat pump drive with a system for utilizing the thermal energy of the exhaust and cooling water in medium and large installations, as well as in a number of other cases, is much more efficient than using an electric drive.

Известно устройство для анаэробной переработки бесподстилочного навоза в биогаз и удобрения, наиболее близкое к предлагаемому техническому решению.A device for anaerobic processing of bedless manure into biogas and fertilizers is known, which is closest to the proposed technical solution.

Согласно патенту РФ №2414443, исходный навоз с фермы поступает в навозоприемник и далее подается в анаэробный биореактор для предварительной обработки субстрата. Анаэробная переработка навоза осуществляется на данной стадии сообществом анаэробных микроорганизмов; при этом сложные исходные органические соединения - белки, жиры, углеводы - преобразуются в более простые: жирные кислоты, высшие спирты и другие соединения, в наилучшей степени пригодные для дальнейшей анаэробной переработки метаногенной группой организмов. Кроме того, в процессе обработки происходит гидролиз исходного твердого органического вещества с участием специфической гидролитической микрофлоры. Результатом является снижение доли крупных и мелких частиц и соответствующее увеличение доли растворенного и тонкодисперсного органического вещества.According to the patent of the Russian Federation No. 2414443, the initial manure from the farm enters the manure collector and then is fed into the anaerobic bioreactor for preliminary processing of the substrate. Anaerobic processing of manure is carried out at this stage by a community of anaerobic microorganisms; in this case, the complex initial organic compounds - proteins, fats, carbohydrates - are converted into simpler ones: fatty acids, higher alcohols and other compounds that are best suited for further anaerobic processing by the methanogenic group of organisms. In addition, during the processing, the hydrolysis of the initial solid organic matter occurs with the participation of specific hydrolytic microflora. The result is a decrease in the proportion of large and small particles and a corresponding increase in the proportion of dissolved and finely divided organic matter.

Применение предварительной анаэробной обработки позволяет создать наилучшие условия для метаногенеза в основном анаэробном биореакторе - метантенке - и тем самым существенно повысить интенсивность процесса анаэробной переработки навоза, сократить в среднем в 1,5 раза суммарные объемы биореакторов.The use of preliminary anaerobic treatment allows you to create the best conditions for methanogenesis in the main anaerobic bioreactor - digester - and thereby significantly increase the intensity of the process of anaerobic processing of manure, reduce the total volume of bioreactors by an average of 1.5 times.

Размещение в нижней части отстойника-накопителя теплообменника-испарителя теплового насоса приводит к резкому снижению температуры осажденной биомассы, и, как следствие, к соответствующему снижению остаточного газовыделения. В конечном счете достигается существенное преобладание гравитационного потока массы над флотационным, сокращается продолжительность процесса разделения биошлама на фракции, снижается концентрация взвешенных веществ в жидкой фракции биошлама, отводимой для дальнейшей очистки или утилизации.The placement of a heat pump in the lower part of the storage tank of the heat exchanger-evaporator leads to a sharp decrease in the temperature of the deposited biomass, and, as a result, to a corresponding decrease in the residual gas evolution. Ultimately, a significant predominance of the gravitational mass flow over the flotation flow is achieved, the duration of the process of separation of bio-sludge into fractions is reduced, the concentration of suspended solids in the liquid fraction of bio-sludge that is diverted for further treatment or disposal is reduced.

Нагрев исходного навоза осуществляется путем непрерывной прокачки биомассы вдоль внутренней поверхности теплообменного аппарата-конденсатора теплового насоса. Размещение теплообменного аппарата внутри корпуса и его конструктивное исполнение в виде коаксиальной трубы большого диаметра позволяет существенно повысить компактность установки в целом и избежать интенсивного образования отложений на теплообменных поверхностях, что свойственно теплообменным аппаратам традиционного типа. Дополнительно снижается гидравлическое сопротивление гидравлического тракта. Выполнение пространства для конденсации хладагента теплового насоса в виде вертикально ориентированной полости внутри трубной стенки позволяет создать наилучшие условия для теплоотдачи со стороны конденсирующихся паров хладагента за счет организации пленочного режима, существенно облегчить эксплуатацию.The initial manure is heated by continuously pumping biomass along the inner surface of the heat pump-condenser of the heat pump. The placement of the heat exchanger inside the casing and its design in the form of a coaxial pipe of large diameter can significantly increase the compactness of the installation as a whole and avoid the intensive formation of deposits on the heat exchange surfaces, which is typical of traditional heat exchangers. Additionally, the hydraulic resistance of the hydraulic path is reduced. The implementation of the space for condensation of the heat pump refrigerant in the form of a vertically oriented cavity inside the pipe wall allows you to create the best conditions for heat transfer from the condensing refrigerant vapor due to the organization of the film mode, greatly facilitate operation.

Основным недостатком устройства-прототипа является недостаточно надежная работа технологической линии при переходных режимах, колебаниях температуры, изменении подачи, концентрационных и реологических характеристик исходного навоза. В результате качественные показатели процессов кислотообразования, гидролиза и последующего метаногенеза ухудшаются. Выход биогаза падает, качество удобрений снижается. Соответственно, показатели процесса конденсации в контуре теплового насоса также ухудшаются, часть хладагента поступает к терморегулирующему вентилю в несконденсировавшемся виде, снижая тем самым коэффициент преобразования.The main disadvantage of the prototype device is the insufficiently reliable operation of the production line during transient conditions, temperature fluctuations, feed changes, concentration and rheological characteristics of the original manure. As a result, the qualitative indicators of the processes of acid formation, hydrolysis, and subsequent methanogenesis are deteriorating. Biogas output decreases, fertilizer quality decreases. Accordingly, the indicators of the condensation process in the heat pump circuit also deteriorate, part of the refrigerant enters the thermostatic expansion valve in a non-condensing form, thereby reducing the conversion coefficient.

Другим недостатком является низкая интенсивность теплопередачи в системе «сгущенный эффлюент - хладагент» теплообменника-испарителя теплового насоса, что вызвано в основном преобладанием кондуктивных механизмов теплопередачи в нижней (сгустительной) части отстойника-накопителя. В конечном счете для компенсации низких коэффициентов теплопередачи требуются значительные поверхности теплообмена, соответственно ухудшаются массогабаритные характеристики отстойника-накопителя. Возникает локальное переохлаждение биошлама (эффлюента), в то время как значительная часть его массы остается неохлажденной. При падении теплоотвода от теплообменника-испарителя сверх некоторого критического значения в ходе процесса уплотнения возможен так называемый «влажный ход» теплового насоса из-за недоиспарения хладагента с последующим выходом компрессора из строя.Another disadvantage is the low intensity of heat transfer in the condensed effluent – refrigerant system of the heat pump-evaporator of the heat pump, which is mainly caused by the predominance of conductive heat transfer mechanisms in the lower (thickening) part of the storage tank. Ultimately, to compensate for the low heat transfer coefficients, significant heat transfer surfaces are required, respectively, the mass and size characteristics of the storage sump deteriorate. A local hypothermia of the bio-sludge (effluent) occurs, while a significant part of its mass remains uncooled. If the heat sink from the heat exchanger-evaporator falls over a certain critical value during the compaction process, the so-called “wet running” of the heat pump is possible due to under-evaporation of the refrigerant with subsequent compressor failure.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков. Техническим результатом от применения предлагаемого изобретения является повышение устойчивости процесса анаэробной переработки навоза в нерасчетных режимах эксплуатации при сохранении высоких показателей по выходу и составу товарного биогаза, качеству эффлюента. Снижается вероятность простоев линии.The task of the invention is to remedy these disadvantages. The technical result from the application of the invention is to increase the stability of the process of anaerobic processing of manure in off-design operating conditions while maintaining high rates of yield and composition of commercial biogas, quality of effluent. The likelihood of line downtime is reduced.

Технический результат достигается тем, что линия утилизации навоза с получением биогаза и удобрений состоит из гидравлически связанных навозоприемника, первого анаэробного биореактора с теплообменником-конденсатором теплового насоса, второго анаэробного биореактора с теплообменником, отстойника-накопителя удобрений с теплообменником-испарителем теплового насоса. Теплообменник-конденсатор и теплообменник-испаритель связаны друг с другом посредством компрессора с газомоторным приводом на биогазе с образованием термодинамического контура теплового насоса. Теплообменник-конденсатор теплового насоса выполнен в виде вертикальной трубы с полыми стенками и размещен коаксиально внутри первого анаэробного биореактора. Теплообменник-испаритель теплового насоса выполнен в виде погружного змеевика и размещен в нижней части отстойника-накопителя удобрений. В теплообменнике второго анаэробного биореактора используется тепловая энергия охлаждающей жидкости и выхлопных газов газомоторного привода компрессора теплового насоса. Теплообменник второго биореактора выполнен аналогично теплообменнику-конденсатору. В навозоприемнике предусмотрен дополнительный теплообменник-конденсатор теплового насоса. В верхней части отстойника-накопителя предусмотрен дополнительный теплообменник-испаритель теплового насоса, выполненный в виде вертикальной трубы с полыми стенками. Теплообменник второго биореактора связан с газомоторным приводом компрессора теплового насоса посредством линии циркуляции теплоносителя с трехходовым регулирующим клапаном, тепловоспринимающий элемент которого размещен в рабочем пространстве дополнительного биореактора.The technical result is achieved in that the line for the utilization of manure with the production of biogas and fertilizers consists of a hydraulically connected manure collector, a first anaerobic bioreactor with a heat pump-heat exchanger-condenser, a second anaerobic bioreactor with a heat exchanger, a fertilizer storage tank with a heat pump-heat exchanger-evaporator. The heat exchanger-condenser and the heat exchanger-evaporator are connected to each other by means of a gas-driven biogas-driven compressor with the formation of a thermodynamic circuit of the heat pump. The heat exchanger-condenser of the heat pump is made in the form of a vertical pipe with hollow walls and is placed coaxially inside the first anaerobic bioreactor. The heat exchanger-evaporator of the heat pump is made in the form of a submersible coil and is located in the lower part of the fertilizer storage tank. The heat exchanger of the second anaerobic bioreactor uses the thermal energy of the coolant and exhaust gases of the gas-motor drive of the heat pump compressor. The heat exchanger of the second bioreactor is made similar to a heat exchanger-condenser. An additional heat exchanger-condenser of the heat pump is provided in the manure intake. In the upper part of the storage tank, an additional heat exchanger-evaporator of the heat pump is provided, made in the form of a vertical pipe with hollow walls. The heat exchanger of the second bioreactor is connected to the gas-motor drive of the heat pump compressor via a coolant circulation line with a three-way control valve, the heat-receiving element of which is located in the working space of the additional bioreactor.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фигурой 1, на которой представлена принципиальная технологическая схема линии.The essence of the invention is illustrated by figure 1, which shows a schematic process diagram of the line.

Линия утилизации навоза с получением биогаза и удобрений содержит навозоприемник 1, оснащенный типовыми средствами загрузки-разгрузки, удержания инородных крупных включений, перемешивания. Навозоприемник 1 помимо функции накопления и усреднения навоза обеспечивает также предварительный нагрев и дозированную подачу навоза в первый анаэробный биореактор 2. С этой целью в навозоприемнике 1 предусмотрен дополнительный теплообменник-конденсатор 3 теплового насоса и подающий трубопровод 4. Первый анаэробный биореактор 2 состоит из герметичного корпуса 5 с патрубками отведения субстрата 6 и газа (биогаза) 7, патрубка для подключения линии перемешивания 8, встроенного теплообменника-конденсатора 9 теплового насоса и циркуляционного насоса 10. Теплообменник-конденсатор 9 теплового насоса представляет собой вертикальную трубу с полой стенкой, связанной с контуром циркуляции 11 хладоносителя термодинамического контура теплового насоса. Первый анаэробный биореактор 2 посредством трубопровода 12 связан со вторым анаэробным биореактором 13, который конструктивно выполнен аналогично первому биореактору 2 и состоит из корпуса 14, снабженного патрубками 15 и 16 для отведения целевых продуктов - биошлама и биогаза соответственно, теплообменного аппарата 17 для компенсации теплопотерь в окружающую среду. Конструктивно теплообменный аппарат 17 выполнен аналогично теплообменнику-конденсатору 9 и связан посредством линии циркуляции теплоносителя 18 с трехходовым регулирующим клапаном 19, тепловоспринимающий элемент 20 которого размещен в рабочем пространстве дополнительного анаэробного биореактора 13.The line for the utilization of manure to produce biogas and fertilizers contains a manure inlet 1 equipped with typical means of loading and unloading, holding large foreign inclusions, and mixing. The manure collector 1, in addition to the function of accumulating and averaging manure, also provides preliminary heating and dosed supply of manure to the first anaerobic bioreactor 2. For this purpose, an additional heat exchanger-condenser 3 of the heat pump and a supply pipe 4. The first anaerobic bioreactor 2 consists of a sealed housing 5 with branch pipes for substrate 6 and gas (biogas) 7, a pipe for connecting a mixing line 8, an integrated heat exchanger-condenser 9 of the heat pump and circulation about the pump 10. The heat exchanger-condenser 9 of the heat pump is a vertical pipe with a hollow wall connected to the circuit 11 of the coolant of the thermodynamic circuit of the heat pump. The first anaerobic bioreactor 2 is connected via a pipe 12 to the second anaerobic bioreactor 13, which is structurally made similar to the first bioreactor 2 and consists of a housing 14 provided with nozzles 15 and 16 for the removal of target products - bio-sludge and biogas, respectively, of a heat exchanger 17 to compensate for heat loss to the environment Wednesday Structurally, the heat exchanger 17 is made similarly to the heat exchanger-condenser 9 and is connected via a circulation line of the coolant 18 with a three-way control valve 19, the heat-receiving element 20 of which is located in the working space of the additional anaerobic bioreactor 13.

Для перемешивания содержимого второго анаэробного биореактора 13 предусмотрен циркуляционный насос 21.For mixing the contents of the second anaerobic bioreactor 13, a circulation pump 21 is provided.

Второй анаэробный биореактор 13 посредством трубопровода 22 связан с отстойником-накопителем 23 биошлама (удобрений), в нижней (сгустительной) части 24 которого размещен теплообменник-испаритель 25 теплового насоса, выполненный в виде погружного змеевика. Нижняя часть 24 отстойника-накопителя 23 оснащена патрубком 26 для выгрузки твердой (сгущенной) фракции биошлама. Слив жидкой фракции (надосадочной жидкости) осуществляется через патрубок 27. В верхней части 28 отстойника-накопителя 23 предусмотрен дополнительный теплообменник-испаритель 29 теплового насоса, выполненный в виде вертикальной трубы с полыми стенками. Отведение газов осуществляется через патрубок 30.The second anaerobic bioreactor 13 is connected via a pipe 22 to a sludge collector-accumulator 23 of bio-sludge (fertilizers), in the lower (thickening) part 24 of which there is a heat exchanger-evaporator 25 of a heat pump made in the form of a submersible coil. The lower part 24 of the settling tank 23 is equipped with a pipe 26 for unloading a solid (thickened) bio-sludge fraction. The discharge of the liquid fraction (supernatant) is carried out through the pipe 27. In the upper part 28 of the settling tank 23 there is an additional heat exchanger-evaporator 29 of the heat pump, made in the form of a vertical pipe with hollow walls. The exhaust gas is carried out through the pipe 30.

Распределение хладоносителя между теплообменником-испарителем 25 и дополнительным теплообменником-испарителем 29 осуществляется посредством распределителя 31.The distribution of the coolant between the heat exchanger-evaporator 25 and the additional heat exchanger-evaporator 29 is carried out by means of a distributor 31.

Распределение хладоносителя между теплообменником-конденсатором 9 и дополнительным теплообменником-конденсатором 3 осуществляется посредством распределителя 32.The distribution of the coolant between the heat exchanger-condenser 9 and the additional heat exchanger-condenser 3 is carried out by means of a distributor 32.

Отбор хладоносителя от теплообменника-испарителя 25 и дополнительного теплообменника-испарителя 29 осуществляется посредством коллектора 33.The selection of the coolant from the heat exchanger-evaporator 25 and the additional heat exchanger-evaporator 29 is carried out by means of a collector 33.

Отбор хладоносителя от теплообменника-конденсатора 9 и дополнительного теплообменника-конденсатора 3 осуществляется посредством коллектора 34.The selection of the coolant from the heat exchanger-condenser 9 and the additional heat exchanger-condenser 3 is carried out by means of a collector 34.

Первый анаэробный биореактор 2 и второй анаэробный биореактор 13 связаны посредством газопровода 35 с газохранилищем 36. Газохранилище 36 связано с газомоторным приводом 37 компрессора 38 теплового насоса через газопровод 39. Для подачи товарного биогаза предусмотрен газопровод 40. Газомоторный привод 37 оснащен теплоутилизационным блоком 41, с которым он связан трубопроводами подачи 42 и отведения 44 охлаждающей жидкости и газопроводом 43 подачи выхлопных газов. Охлажденные выхлопные газы отводятся в атмосферу через выпускной тракт 45. Теплоутилизационный блок 41 посредством линии циркуляции теплоносителя 18 с трехходовым регулирующим клапаном 19 связан с теплообменным аппаратом 17 дополнительного биореактора 13. Тепловоспринимающий элемент 20 трехходового регулирующего клапана 19 размещен в рабочем пространстве дополнительного биореактора 13. Товарный теплоноситель по магистрали 46 направляется внешним потребителям.The first anaerobic bioreactor 2 and the second anaerobic bioreactor 13 are connected via a gas pipeline 35 to a gas storage 36. The gas storage 36 is connected to a gas-motor drive 37 of the compressor 38 of the heat pump through a gas pipeline 39. A gas pipeline 40 is provided for supplying commercial biogas. The gas-motor drive 37 is equipped with a heat recovery unit 41, with which it is connected by pipelines supply 42 and exhaust 44 of the coolant and the gas pipe 43 supply of exhaust gases. Cooled exhaust gases are discharged into the atmosphere through the exhaust duct 45. The heat recovery unit 41 is connected via a coolant circulation line 18 with a three-way control valve 19 to a heat exchanger 17 of the additional bioreactor 13. The heat-absorbing element 20 of the three-way control valve 19 is located in the working space of the additional bioreactor 13. Commodity coolant highway 46 is routed to external consumers.

С целью снижения теплопотерь в окружающую среду и увеличения доли товарного биогаза анаэробные биореакторы 2, 13 и отстойник-накопитель 23 могут быть снабжены теплоизоляцией 47, 48 и 49 соответственно.In order to reduce heat loss to the environment and increase the share of commercial biogas, anaerobic bioreactors 2, 13 and sedimentation tank 23 can be provided with thermal insulation 47, 48 and 49, respectively.

Линия утилизации навоза с получением биогаза и удобрений функционирует следующим образом. Исходный субстрат (навоз) поступает в навозоприемник 1, в котором происходит отделение крупных инородных включений, таких как камни, щепа, соломистые включения, усреднение массы по составу и расходу, а также первичный нагрев до температур, близких к температуре анаэробного процесса. В случае необходимости навозопремник 1 может быть оборудован измельчителем и (или) перемешивающим устройством известных типов. Нагрев осуществляется при конденсации хладагента в дополнительном теплообменнике-конденсаторе 3 теплового насоса, который может быть выполнен в виде теплообменного регистра - плоского или спирального змеевика - или другой известной конструкции. Конструктивное оформление навозоприемника 1 может быть любым из применяемых на практике.The line for the utilization of manure with the production of biogas and fertilizers operates as follows. The initial substrate (manure) enters the manure collector 1, in which large foreign inclusions, such as stones, wood chips, straw inclusions, are separated, averaged over the composition and flow rate, and also primary heating to temperatures close to the temperature of the anaerobic process. If necessary, the manure 1 can be equipped with a grinder and (or) a mixing device of known types. Heating is carried out during condensation of the refrigerant in the additional heat exchanger-condenser 3 of the heat pump, which can be made in the form of a heat transfer register - a flat or spiral coil - or other known design. The design of the manure 1 can be any of those used in practice.

Из навозоприемника 1 через подающий трубопровод 4 подготовленный навоз в непрерывном или непрерывно-циклическом режиме поступает в первый анаэробный биореактор 2. В первом анаэробном биореакторе 2 в режиме интенсивного перемешивания циркуляционным насосом 10 осуществляются гидролиз и первичная анаэробная трансформация органического вещества с частичным переходом крупно - и среднедисперсного органического вещества в тонкодисперсную и растворенную форму, образованием летучих жирных кислот и газа. Газ состоит в основном из диоксида углерода и метана с преобладанием диоксида углерода. Обработка производится в аноксидных или анаэробных условиях в мезофильном (32°C≤t≤37°C) или термофильном (52°C≤t≤57°C) температурных режимах, которые обеспечиваются посредством встроенного в герметичный корпус 5 биореактора 2 теплообменника-конденсатора 9 теплового насоса. Перемешивание осуществляется по замкнутой схеме «патрубок 8 - встроенный теплообменник-конденсатора 9 - циркуляционный насос 10 - патрубок 6». Теплоносителем является хладагент, например хладон, конденсирующийся внутри полой стенки теплообменника-конденсатора 9 теплового насоса. Газообразные продукты метаболизма отводятся через патрубок 7. Продолжительность обработки навоза на данной стадии (фазе) - незначительная, от нескольких часов до 1-2 суток в зависимости от типа субстрата и особенностей ведения технологического процесса.From the manure inlet 1, through the supply line 4, the prepared manure in a continuous or continuous-cyclic mode enters the first anaerobic bioreactor 2. In the first anaerobic bioreactor 2, hydrolysis and primary anaerobic transformation of organic matter with partial transition of coarse and medium particles are carried out in intensive mixing mode with a circulation pump 10 organic matter into a finely divided and dissolved form, the formation of volatile fatty acids and gas. The gas consists mainly of carbon dioxide and methane with a predominance of carbon dioxide. Processing is carried out under anoxic or anaerobic conditions in mesophilic (32 ° C≤t≤37 ° C) or thermophilic (52 ° C≤t≤57 ° C) temperature conditions, which are provided by means of a heat exchanger-condenser 9 integrated in the sealed housing 5 of the bioreactor 2 heat pump. Mixing is carried out in a closed circuit "pipe 8 - built-in heat exchanger-condenser 9 - circulation pump 10 - pipe 6". The coolant is a refrigerant, for example, refrigerant, condensing inside the hollow wall of the heat pump-heat exchanger-condenser 9. Gaseous metabolic products are discharged through pipe 7. The duration of manure processing at this stage (phase) is insignificant, from several hours to 1-2 days, depending on the type of substrate and the characteristics of the process.

Из первого анаэробного биореактора 2 через трубопровод 12 подготовленный субстрат периодически или непрерывно поступает во второй анаэробный биореактор 13, в котором происходит основной цикл биологической конверсии значительной части (до 50%) органического вещества в биогаз и стабилизированное и обеззараженное удобрение - эффлюент. В составе рабочей биомассы преобладает метаногенный консорциум, потребляющий обогащенное жирными кислотами и гидролизованное органическое вещество субстрата. Биогаз может содержать до 70% метана. Эффлюент обладает повышенным содержанием аммиачного азота и малым соотношением C:N<10:1. Обработка ведется в условиях строгого анаэробиоза, периодического или постоянного перемешивания средней интенсивности, и стабильного температурного режима (мезофильного или термофильного). Перемешивание осуществляется по замкнутой схеме «теплообменный аппарат 17 - патрубок 15 - циркуляционный насос 21».From the first anaerobic bioreactor 2 through the pipe 12, the prepared substrate periodically or continuously enters the second anaerobic bioreactor 13, in which the main cycle of biological conversion of a significant part (up to 50%) of organic matter into biogas and a stabilized and disinfected fertilizer - effluent. The composition of the working biomass is dominated by a methanogenic consortium that consumes fatty acid-enriched and hydrolyzed organic matter of the substrate. Biogas can contain up to 70% methane. Effluent has a high content of ammonia nitrogen and a low ratio of C: N <10: 1. Processing is carried out under conditions of strict anaerobiosis, periodic or constant mixing of medium intensity, and a stable temperature regime (mesophilic or thermophilic). Mixing is carried out in a closed circuit "heat exchanger 17 - pipe 15 - circulation pump 21".

Увеличение или стабилизация температуры во втором анаэробном биореакторе 13 осуществляется посредством циркуляции биомассы вдоль теплопередающей поверхности теплообменного аппарата 17. Теплоноситель (например, вода) из теплоутилизационного блока 41 посредством линии циркуляции 18 подается через трехходовой регулирующий клапан 19 в полую стенку теплообменного аппарата 17, причем его расход регулируется трехходовым регулирующим клапаном 19 и контролируется тепловоспринимающим элементом 20, помещенным в биомассу. В связи с особыми требованиями к стабильности температурного режима теплопотери в окружающую среду минимизируются посредством теплоизоляции 48.The temperature increase or stabilization in the second anaerobic bioreactor 13 is carried out by circulating biomass along the heat transfer surface of the heat exchanger 17. The heat carrier (for example, water) from the heat recovery unit 41 is supplied through the circulation line 18 through a three-way control valve 19 to the hollow wall of the heat exchanger 17, and its flow rate regulated by a three-way control valve 19 and controlled by a heat-sensing element 20 placed in the biomass. Due to the special requirements for the stability of the temperature regime, heat loss to the environment is minimized by thermal insulation 48.

Анаэробная переработка на данной стадии (фазе) длится в течение 5-15 суток, в зависимости от типа субстрата и особенностей ведения технологического процесса.Anaerobic processing at this stage (phase) lasts for 5-15 days, depending on the type of substrate and the characteristics of the process.

Биогаз отводится в газохранилище 36 через патрубок 16 для последующей утилизации в газомоторном приводе 37 компрессора 38 теплового насоса или подачи внешним потребителям по газопроводу 40. Охлаждающая жидкость и выхлопные газы из газомоторного привода 37 поступают в теплоутилизационный блок 41 через трубопровод 42 и газопровод 43 соответственно. Охлаждающая жидкость по обратному трубопроводу 44 возвращается в газомоторный привод 37, а охлажденные выхлопные газы отводятся в атмосферу через выпускной тракт 45.Товарный теплоноситель по магистрали 46 направляется внешним потребителям.Biogas is discharged into the gas storage 36 through the pipe 16 for subsequent disposal in the gas-driven drive 37 of the compressor 38 of the heat pump or supplied to external consumers through the gas pipeline 40. Coolant and exhaust gases from the gas-powered drive 37 enter the heat recovery unit 41 through the pipeline 42 and the gas pipeline 43, respectively. The coolant is returned via a return line 44 to the gas engine drive 37, and the cooled exhaust gases are discharged into the atmosphere through the exhaust duct 45. The product coolant is sent to the external consumers via line 46.

Далее эффлюент из второго анаэробного биореактора 13 посредством трубопровода 22 направляется в отстойник-накопитель 23, в котором одновременно реализуются два основных целевых процесса - получение уплотненного эффлюента (биошлама) и передача части физического тепла эффлюента хладагенту, циркулирующему в контуре 11 теплового насоса.Next, the effluent from the second anaerobic bioreactor 13 is sent via a pipe 22 to the storage sump 23, in which two main target processes are simultaneously realized - obtaining compressed effluent (bio-sludge) and transferring part of the physical heat of the effluent to the refrigerant circulating in the heat pump circuit 11.

Теплопередача происходит в нижней (сгустительной) части 24 в погружном теплообменнике-испарителе 25 теплового насоса отстойника-накопителя 23 и в верхней части 28 отстойника-накопителя 23 дополнительном теплообменнике-испарителе 29 теплового насоса. Конструкция дополнительного теплообменника-испарителя 29 предусматривает интенсивный (пленочный или конвективный) режим теплопередачи, реализуемый, выполненный вдоль поверхности вертикальной трубы с полыми стенками. В процессе теплопередачи хладагент внутри полой стенки вскипает и далее через коллектор 33 подается в компрессор 38 теплового насоса. Распределение хладагента между погружным теплообменником-испарителем 25 и дополнительным теплообменником-испарителем 29 осуществляется посредством распределителя 31 таким образом, чтобы поддерживалась необходимая для каждой из теплообменных поверхностей температура. Кроме того, перераспределение хладагента позволяет избежать нерасчетных режимов работы компрессора 38 вследствие его «влажного» хода, т.е. в отстойнике-накопителе 23 обеспечивается полное испарение хладагента. Сжатые пары хладагента подаются далее через распределительное устройство 32 в теплообменники - конденсаторы 9 и 3 теплового насоса для нагревания исходного навоза и стабилизации температурного режима в первом анаэробном биореакторе 2. Применение распределительного устройства 32 в совокупности с коллектором 34 позволяет осуществить необходимое переохлаждение хладагента и повысить тем самым к.п.д. термодинамического цикла.Heat transfer occurs in the lower (thickening) part 24 in the submersible heat exchanger-evaporator 25 of the heat pump of the settling tank 23 and in the upper part 28 of the settling tank 23 of the additional heat exchanger-evaporator 29 of the heat pump. The design of the additional heat exchanger-evaporator 29 provides for an intensive (film or convective) heat transfer mode, implemented along the surface of a vertical pipe with hollow walls. In the process of heat transfer, the refrigerant inside the hollow wall boils and then through the collector 33 is supplied to the compressor 38 of the heat pump. The distribution of the refrigerant between the immersion heat exchanger-evaporator 25 and the additional heat exchanger-evaporator 29 is carried out by means of a distributor 31 so that the temperature required for each of the heat exchange surfaces is maintained. In addition, the redistribution of the refrigerant avoids the off-design operating modes of the compressor 38 due to its “wet” running, i.e. in the settling tank 23 provides complete evaporation of the refrigerant. Compressed refrigerant vapors are then fed through a distributor 32 to heat exchangers — heat pump condensers 9 and 3 to heat the initial manure and stabilize the temperature in the first anaerobic bioreactor 2. The use of a distributor 32 in conjunction with a collector 34 allows the necessary refrigerant supercooling and thereby increase efficiency thermodynamic cycle.

Охлажденный таким образом эффлюент теряет способность к остаточной генерации биогаза, что в свою очередь позволяет достичь относительно высокой степени его уплотнения в нижней (сгустительной) части 24 перед выгрузкой через патрубок 26.The effluent so cooled thus loses the ability for residual biogas generation, which in turn allows one to achieve a relatively high degree of compaction in the lower (thickening) part 24 before discharge through the pipe 26.

Сгущенная фракция (биошлам) используется в последующем для приготовления удобрений.The condensed fraction (bio-sludge) is used subsequently for the preparation of fertilizers.

Осветленная жидкая фракция (надосад очная жидкость) через патрубок 27 отводится на доочистку или переработку. Газы, выпускаемые через через патрубок 30, могут сжигаться совместно с биогазом или отводиться на очистку.The clarified liquid fraction (supernatant liquid) through the pipe 27 is discharged for purification or processing. Gases discharged through the pipe 30 can be burned together with biogas or discharged for treatment.

Claims (2)

1. Линия утилизации навоза с получением биогаза и удобрений, состоящая из гидравлически связанных навозоприемника, анаэробного биореактора с теплообменником-конденсатором теплового насоса, дополнительного анаэробного биореактора с теплообменником, отстойника-накопителя удобрений с теплообменником-испарителем теплового насоса, причем теплообменник-конденсатор и теплообменник-испаритель связаны друг с другом посредством компрессора с газомоторным приводом на биогазе с образованием термодинамического контура теплового насоса, теплообменник-конденсатор теплового насоса выполнен в виде вертикальной трубы с полыми стенками и размещен коаксиально внутри анаэробного биореактора, теплообменник-испаритель теплового насоса выполнен в виде погружного змеевика и размещен в нижней части отстойника-накопителя удобрений, в теплообменнике дополнительного анаэробного биореактора используется тепловая энергия охлаждающей жидкости и выхлопных газов газомоторного привода компрессора теплового насоса, отличающаяся тем, что в навозоприемнике предусмотрен дополнительный теплообменник-конденсатор теплового насоса, в верхней части отстойника-накопителя предусмотрен дополнительный теплообменник-испаритель теплового насоса, выполненный в виде вертикальной трубы с полыми стенками, теплообменник дополнительного биореактора выполнен аналогично теплообменнику-конденсатору и связан с газомоторным приводом компрессора теплового насоса посредством линии циркуляции теплоносителя с трехходовым регулирующим клапаном, тепловоспринимающий элемент которого размещен в рабочем пространстве дополнительного биореактора.1. The line for the utilization of manure with the production of biogas and fertilizers, consisting of a hydraulically connected manure collector, an anaerobic bioreactor with a heat pump heat exchanger-condenser, an additional anaerobic bioreactor with a heat exchanger, fertilizer settling tank with a heat pump-heat exchanger-evaporator, the heat exchanger-condenser and heat exchanger the evaporator is connected to each other by means of a gas-driven biogas-driven compressor with the formation of a thermodynamic circuit of the heat pump, the heat pump exchanger-condenser is made in the form of a vertical pipe with hollow walls and is placed coaxially inside the anaerobic bioreactor, the heat pump-heat exchanger-evaporator is made in the form of a submersible coil and placed in the lower part of the fertilizer settling tank, the heat exchanger of the additional anaerobic bioreactor uses the thermal energy of the cooling liquid and exhaust gases of the gas-motor drive of the heat pump compressor, characterized in that an additional t is provided in the manure inlet heat exchanger-heat exchanger-condenser, in the upper part of the storage tank there is an additional heat exchanger-heat exchanger-evaporator made in the form of a vertical pipe with hollow walls, the heat exchanger of the additional bioreactor is similar to the heat exchanger-condenser and is connected to the gas-motor drive of the heat pump compressor through the heat-carrier circulation line with three-way control valve, the heat-receiving element of which is located in the working space of the additional bio eaktora. 2. Линия утилизации навоза по п. 1, отличающаяся тем, что в первом и втором анаэробных биореакторах поддерживаются мезофильные (32°C≤t≤37°C) и термофильные (52°C≤t≤57°C) соответственно температурные режимы. 2. The manure disposal line according to claim 1, characterized in that the first and second anaerobic bioreactors support mesophilic (32 ° C≤t≤37 ° C) and thermophilic (52 ° C≤t≤57 ° C) temperature conditions, respectively.
RU2014121272/13A 2014-05-27 2014-05-27 Line of recycling manure with obtaining biogas and fertilisers RU2577166C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014121272/13A RU2577166C2 (en) 2014-05-27 2014-05-27 Line of recycling manure with obtaining biogas and fertilisers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014121272/13A RU2577166C2 (en) 2014-05-27 2014-05-27 Line of recycling manure with obtaining biogas and fertilisers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014121272A RU2014121272A (en) 2015-12-10
RU2577166C2 true RU2577166C2 (en) 2016-03-10

Family

ID=54843015

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014121272/13A RU2577166C2 (en) 2014-05-27 2014-05-27 Line of recycling manure with obtaining biogas and fertilisers

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2577166C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA036349B1 (en) * 2019-02-19 2020-10-29 Денис Валерьевич Славиковский Biogas plant for anaerobic processing of organic waste
RU2774082C1 (en) * 2021-11-15 2022-06-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" System for the continuous disposal of the liquid fraction of cattle manure

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992015540A1 (en) * 1991-02-27 1992-09-17 Felix Steyskal Process for separate treatment and disposal of mixtures of solid and liquid organic waste materials
FR2740448A1 (en) * 1995-10-25 1997-04-30 Kaltenbach Thuring Sa PROCESS AND PLANT FOR PRODUCING FERTILIZERS FROM ORGANIC BY-PRODUCTS
RU2414443C2 (en) * 2009-06-04 2011-03-20 Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) Line of manure recycling to produce biogas and fertilisers
RU131375U1 (en) * 2013-01-09 2013-08-20 Общество с ограниченной ответственностью Проектный институт инновационных технологий "БИОАГРОТЕХ" (ООО ПИИТ "БАТ") BIOENERGY INSTALLATION

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992015540A1 (en) * 1991-02-27 1992-09-17 Felix Steyskal Process for separate treatment and disposal of mixtures of solid and liquid organic waste materials
FR2740448A1 (en) * 1995-10-25 1997-04-30 Kaltenbach Thuring Sa PROCESS AND PLANT FOR PRODUCING FERTILIZERS FROM ORGANIC BY-PRODUCTS
RU2414443C2 (en) * 2009-06-04 2011-03-20 Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) Line of manure recycling to produce biogas and fertilisers
RU131375U1 (en) * 2013-01-09 2013-08-20 Общество с ограниченной ответственностью Проектный институт инновационных технологий "БИОАГРОТЕХ" (ООО ПИИТ "БАТ") BIOENERGY INSTALLATION

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA036349B1 (en) * 2019-02-19 2020-10-29 Денис Валерьевич Славиковский Biogas plant for anaerobic processing of organic waste
RU2774082C1 (en) * 2021-11-15 2022-06-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" System for the continuous disposal of the liquid fraction of cattle manure

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014121272A (en) 2015-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Duan et al. Effect of organic loading rate on anaerobic digestion of pig manure: Methane production, mass flow, reactor scale and heating scenarios
Lee et al. Thermo-environ-economic modeling and optimization of an integrated wastewater treatment plant with a combined heat and power generation system
Chen et al. Continuous dry fermentation of swine manure for biogas production
Bustamante et al. A self-sustaining high-strength wastewater treatment system using solar-bio-hybrid power generation
Zhang et al. Using a hybrid heating system to increase the biogas production of household digesters in cold areas of China: An experimental study
Mirmasoumi et al. Evaluation of thermal pretreatment and digestion temperature rise in a biogas fueled combined cooling, heat, and power system using exergo-economic analysis
CN1868934B (en) Skid-mounted combined high temperature constant temperature methane comprehensive utilization system
Fulhage et al. Generating methane gas from manure
CN102241464A (en) Urban sludge treating method and equipment
CA2400538C (en) Process and apparatus for conversion of biodegradable organic materials into product gas
CN102936566A (en) Energy using device and method for biogas production and power generation system
Wang et al. Humidification-dehumidification process used for the concentration and nutrient recovery of biogas slurry
CN104671405A (en) Method and device applied to heating influent by virtue of efficient anaerobic reactor
KR101493731B1 (en) Apparatus for removing rapidly moisture from biogas
RU2414443C2 (en) Line of manure recycling to produce biogas and fertilisers
Wang et al. Performance evaluation of a solar evaporation system for liquid digestate concentration
Hidalgo et al. Integrated and sustainable system for multi-waste valorization
RU2577166C2 (en) Line of recycling manure with obtaining biogas and fertilisers
RU2505490C2 (en) Device for utilisation of organic substrates with humidity 92-99% with obtaining organic manure and electric power
CN107129928B (en) Multi-energy complementary cold and hot biogas combined supply system
Imomov Engineering design calculation of a biogas unit recuperator
KR101040282B1 (en) The hybrid biogas-liquid fertilizer system
CN109264856B (en) Heat pipe type MBR sewage treatment system using cold-resistant flora in cold area
CN107619310B (en) System and method for recycling coastal power plant warm water
CN201883092U (en) Thermal-manager-based device for preparing methane effectively by solar heating

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160528