RU2595143C1 - Reactor for aerobic fermentation of biomass - Google Patents

Reactor for aerobic fermentation of biomass Download PDF

Info

Publication number
RU2595143C1
RU2595143C1 RU2015100327/13A RU2015100327A RU2595143C1 RU 2595143 C1 RU2595143 C1 RU 2595143C1 RU 2015100327/13 A RU2015100327/13 A RU 2015100327/13A RU 2015100327 A RU2015100327 A RU 2015100327A RU 2595143 C1 RU2595143 C1 RU 2595143C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pipe
biomass
housing
mixer
comb
Prior art date
Application number
RU2015100327/13A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Евгеньевич Щеклеин
Александр Ильич Попов
Игорь Анатольевич Бурдин
Константин Александрович Горелый
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
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 автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
Priority to RU2015100327/13A priority Critical patent/RU2595143C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2595143C1 publication Critical patent/RU2595143C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

FIELD: agriculture.
SUBSTANCE: cylindrical temperature-controlled reactor housing is installed vertically and comprises a loading device pipe connected via bearing assemblies with an annular hollow pipe of a mixer, to the output of which there is connected a comb with holes. Mixer pipe rotation around the pipe of the loading device is ensured by a reversible electric drive via a reduction gear, connected with the ring gear on the mixer pipe. Preliminary heating of biomass is performed due to ascending gases in the feeding pipe, and the beginning of the phase of exponential growth of the biomass is carried out in the zone of the comb during intense mixing of raw materials and its saturation with oxygen. Also, inside the body on an insulated plate, there are arranged angle electrodes connected in pairs by a power supply source; inside, they contain a brush bio-loading promoting electric retention and generation of bacteria. For temperature control and selection of excess thermal energy a heat exchanger body is used, connected through a circulation pump with a heat accumulator, connected to a low-potential circuit comprising a steam turbine, a condenser and the second circulation pump.
EFFECT: invention makes it possible to perform accelerated aerobic solid-phase fermentation of biomass.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к сельскому и лесному хозяйству, в частности к переработке животноводческих и других биоотходов, а также к переработке органического сырья, содержащегося, преимущественно, в твердых бытовых отходах.The invention relates to agriculture and forestry, in particular to the processing of livestock and other biowaste, as well as to the processing of organic raw materials contained mainly in municipal solid waste.

Известны устройства, способы и системы подобного назначения, предназначенные для аэробного сбраживания, например «Способ переработки навоза на удобрение», авторов Глазкова И.К., Ковалева Н.Г., Туманова И.Г. по патенту РФ №1813085 [1].Known devices, methods and systems for this purpose, intended for aerobic digestion, for example, “Method for processing manure into fertilizer”, authors Glazkova IK, Kovaleva NG, Tumanova IG according to the patent of the Russian Federation No. 1813085 [1].

Сущность данного способа заключается в послойной укладке навоза и влагопоглощающего органического материала, перемешивании этих компонентов в месте компостирования и последующем аэробном сбраживании в ферментаторе при периодическом вентилировании, причем перед компостированием смесь компонентов укрывают слоем готового компоста.The essence of this method consists in layering manure and moisture-absorbing organic material, mixing these components at the compost site and subsequent aerobic fermentation in the fermenter with periodic ventilation, and before composting, the mixture of components is covered with a layer of ready-made compost.

Недостатком данного способа и устройств, реализующих этот способ, является длительное компостирование даже при благоприятных внешних условиях (более 7 суток) и низкая производительность ферментора, в том числе за счет возврата для запуска новой порции смеси компонентов - ранее уже приготовленного органического удобрения (согласно приведенного в описании патента примера его слой должен составлять 10 см).The disadvantage of this method and devices that implement this method is the long composting even under favorable external conditions (more than 7 days) and the low productivity of the fermenter, including due to the return to start a new portion of the mixture of components - previously prepared organic fertilizer (according to description of an example patent, its layer should be 10 cm).

Известна также «Установка для переработки органических отходов в удобрение» авторов Егина Н.Л. и Мирчетича С.М. по авторскому свидетельству СССР №1706423, МПК A01C 3/00 [2].Also known is "Installation for the processing of organic waste into fertilizer" by the authors Yegina N.L. and Mircetich S.M. according to the author's certificate of the USSR No. 1706423, IPC A01C 3/00 [2].

Данное устройство содержит ленточный транспортер с электроприводом, бункеры-накопители для навоза, торфа и помета, емкость для биопрепарата, устройство для разогрева отходов, устройства для осушения и увлажнения отходов, трубопроводы с электронасосами, датчиками влажности и фильтрами.This device contains a conveyor belt with electric drive, hoppers for manure, peat and litter, a container for biological product, a device for heating waste, devices for draining and moistening waste, pipelines with electric pumps, humidity sensors and filters.

Недостатком данного устройства является большая сложность в реализации из-за громоздкости конструкции и трудностями с технологией переработки, которая сводится к контролю влажности сырья.The disadvantage of this device is the great difficulty in implementation due to the bulkiness of the design and difficulties with the processing technology, which boils down to controlling the moisture content of the raw materials.

Кроме того, при каждой загрузке новой порции материала требуется его разогрев через электроды, опущенные в сырье от внешнего силового источника питания, на что затрачивается значительная энергия.In addition, each time a new portion of the material is loaded, it is necessary to heat it through electrodes lowered into the feed from an external power source, which consumes considerable energy.

Известен «Способ приготовления компоста многоцелевого назначения» авторов Ковалева Н.Г., Малинина Б.М. и Туманова И.П. по патенту РФ №2112764, МПК C05F 3/00 и пример его реализации, изложенный в описании к патенту [3].The well-known "Method of preparing compost for multi-purpose" authors Kovaleva NG, Malinina B.M. and Tumanova I.P. according to the patent of the Russian Federation No. 2112764, IPC C05F 3/00 and an example of its implementation set forth in the description of the patent [3].

По данному патенту выполняют послойную укладку навоза и влагопоглощающего материала, перемешивают, помещают в ферментер и производят аэробное компостирование в течение 3…4 суток при аэрировании кислородосодержащим газом.According to this patent, layering of manure and moisture-absorbing material is performed, mixed, placed in a fermenter and aerobic composting is carried out for 3 ... 4 days when aerated with oxygen-containing gas.

Недостатком данного способа является его низкая производительность, обусловленная отсутствием непрерывного процесса ферментации вновь поступающего сырья. Кроме того, ферментером в данном случае является туннельная траншея, что ограничивает круглогодичное использование данного способа.The disadvantage of this method is its low productivity, due to the lack of a continuous fermentation process of newly incoming raw materials. In addition, the fermenter in this case is a tunnel trench, which limits the year-round use of this method.

Известна «Установка для приготовления компостов» авторов Рабиновича P.M., Ковалева Н.Г. и др. по свидетельству на полезную модель №39599, МПК C05F 3/00 [4]. Данная установка и варианты приготовления компостов описаны также в докторской диссертации Рабиновича P.M. [5].The well-known "Installation for the preparation of composts" authors Rabinovich P.M., Kovaleva NG and others according to the certificate for utility model No. 39599, IPC C05F 3/00 [4]. This installation and compost preparation options are also described in the doctoral dissertation of Rabinovich P.M. [5].

Данная установка содержит каскад емкостей для ферментируемой смеси с крышкой, воротами и гнездами для установки термометра, кислородомера и воздуходувку с системой напорных воздуховодов, установленных в днище емкости, причем каскад емкостей смонтирован в одном корпусе.This installation contains a cascade of containers for the fermented mixture with a lid, gates and sockets for installing a thermometer, an oxygen meter, and a blower with a system of pressure ducts installed in the bottom of the container, and the cascade of containers is mounted in one housing.

В данном устройстве также ферментация осуществляется не непрерывно, а эпизодически в каждой отдельной емкости от момента ее загрузки и до окончания процесса. Для предварительного разогрева загруженной в емкость массы необходимо затратить тепловую энергию (подать горячую воду, горячий воздух или пропустить через специальные электроды электрический ток), причем тепловая энергия разогревшейся позднее биомассы до 70°C не используется и ее температура (перегрев - пережег массы) не контролируется. Кроме того, использовать данное устройство в зимних условиях не представляется возможным.In this device, fermentation is also carried out not continuously, but occasionally in each individual tank from the moment of its loading to the end of the process. To preheat the mass loaded into the tank, it is necessary to expend thermal energy (supply hot water, hot air or pass electric current through special electrodes), and the thermal energy of the biomass heated later to 70 ° C is not used and its temperature (overheating - mass burnout) is not controlled . In addition, it is not possible to use this device in winter conditions.

Наиболее близким по сути техническим решением (прототипом), осуществляющим непрерывную твердофазную ферментацию органического сырья, является «Биотермический барабан» по авторскому свидетельству СССР №363523 авторов Мягкова М.И., Алексеева Г.М. и др., МПК B02C 17/18 [6].The closest technical solution (prototype), which implements continuous solid-phase fermentation of organic raw materials, is the “Biothermal drum” according to the USSR copyright certificate No. 363523 of the authors M. Myagkova, GM Alekseeva et al., IPC B02C 17/18 [6].

Биотермический барабан для переработки бытового мусора содержит цилиндрический корпус, загрузочное и разгрузочное устройства, выхлопные патрубки, компрессор для подачи воздуха во внутрь корпуса и шнековые лопасти для перемещения сырья при горизонтальном (с небольшим углом наклона в сторону выхода) положении корпуса.A biothermal drum for processing household garbage contains a cylindrical body, loading and unloading devices, exhaust pipes, a compressor for supplying air into the inside of the housing and screw blades for moving raw materials with a horizontal (with a small angle of inclination towards the exit) position of the housing.

При принудительном разогреве и медленном вращении биобарабана в течение нескольких суток происходит отделение металла, пластмассы и дерева от биосырья. На выходе корпуса производят методом грохочения разделение этих продуктов и частично сброженные органические виды сырья направляются для дальнейшей ферментации в специальные туннели или бассейны выдержки на срок до 30…40 дней.With forced heating and slow rotation of the bio-drum for several days, metal, plastic and wood are separated from bio-raw materials. At the outlet of the casing, these products are screened by separation, and partially fermented organic types of raw materials are sent for further fermentation to special tunnels or holding pools for up to 30 ... 40 days.

Доля биосырья в барабане от 5 до 12% и за время нахождения в корпусе оно не успевает пройти даже первую стадию ферментации «лаг-фазу».The share of bio-raw materials in the drum is from 5 to 12%, and during being in the casing it does not even manage to go through the first stage of lag phase fermentation.

Биобарабаны типа КМ-101Л являются огромными сооружениями (диаметром 4 метра и длиной 30 или 60 метров), для вращения которых и на разогрев всей массы бытового мусора требуются большие затраты энергии [7]. Кроме того, на эксплуатацию данного устройства также накладываются сезонные ограничения, поэтому процессы ферментации в биобарабане не являются непрерывными.KM-101L type bio-drums are huge structures (4 meters in diameter and 30 or 60 meters long), which require large amounts of energy to rotate and heat up the entire mass of household waste [7]. In addition, the operation of this device is also subject to seasonal restrictions, so the fermentation processes in the bio-drum are not continuous.

Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков.The objective of the present invention is to remedy these disadvantages.

Технический результат предлагаемого решения заключается в следующем:The technical result of the proposed solution is as follows:

- повышение эффективности работы реактора и ускорение аэробной ферментации за счет подачи очередной порции биосырья в зону реактора, в которой происходит фаза экспоненциального роста культуры микробов при одновременном перемешивании и аэрации определенного объема массы в данной зоне;- increasing the efficiency of the reactor and accelerating aerobic fermentation by feeding the next portion of bio-raw materials to the reactor zone, in which the phase of exponential growth of the microbial culture occurs while stirring and aerating a certain amount of mass in this zone;

- повышение эффективности аэробной ферментации за счет культивирования и электроудерживания сообщества микроорганизмов внутри корпуса и их рециркуляцию в сбраживаемую биомассу путем установки в зоне экспоненциального роста бактерий уголковых перфорированных электродов, подключенных к источнику питания, причем внутри электродов размещена ершовая биозагрузка;- increasing the efficiency of aerobic fermentation due to the cultivation and electro-retention of a community of microorganisms inside the housing and their recirculation into the fermented biomass by installing angular perforated electrodes connected to a power source in the zone of the exponential growth of bacteria, and a ruff bio-loading is placed inside the electrodes;

- повышение эффективности процесса аэробной ферментации за счет регулирования температуры сбраживания и отбора излишней тепловой энергии, приводящей к пережогу сырья, путем размещения в нижней зоне экспоненциального роста бактерий теплообменников, соединенных с тепловым аккумулятором, передающим далее тепловую энергию посредством низкотемпературного рабочего тела (например, фреона) на паровую турбину, соединенную с электрическим генератором, что позволяет также вырабатывать электрическую энергию (система ORC);- increasing the efficiency of the aerobic fermentation process by controlling the temperature of fermentation and the selection of excess heat energy, leading to the burning of raw materials, by placing heat exchangers in the lower zone of the exponential growth of bacteria, connected to a heat accumulator that further transfers thermal energy through a low-temperature working fluid (for example, freon) to a steam turbine connected to an electric generator, which also allows the generation of electrical energy (ORC system);

- ускорение аэробного процесса за счет пропускания горячего кислородосодержащего газа из зоны экспоненциального роста бактерий в загрузочное устройство для разогрева вновь поступающей биомассы;- acceleration of the aerobic process due to the transmission of hot oxygen-containing gas from the zone of exponential growth of bacteria into the loading device for heating the newly incoming biomass;

- сокращение затрат на электроэнергию, требующуюся на предварительный разогрев вновь поступившей биомассы и на ее продвижение вдоль корпуса, путем размещения цилиндрического корпуса вертикально и использования сил гравитации для перемещения сырья.- reducing the cost of electricity required to preheat the newly arrived biomass and to move it along the body by placing the cylindrical body vertically and using gravity to move the raw materials.

В результате поиска по источникам патентной и научно-технической информации совокупность признаков, характеризующих описываемый «Реактор для ускоренной аэробной твердофазной ферментации», нами не обнаружена. Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию «новое».As a result of a search by sources of patent and scientific and technical information, we did not find a set of features characterizing the described “Reactor for Accelerated Aerobic Solid Phase Fermentation”. Thus, the proposed technical solution meets the criterion of "new".

На основании сравнительного анализа предложенного решения с известным уровнем техники можно утверждать, что между совокупностью отличительных признаков, выполняемых ими функций и достигаемой задачи предложенное техническое решение не следует явным образом из уровня техники и соответствует, по нашему мнению, критерию охраноспособности «изобретательский уровень».Based on a comparative analysis of the proposed solution with the prior art, it can be argued that between the set of distinctive features, the functions performed by them and the task to be achieved, the proposed technical solution does not follow explicitly from the prior art and, in our opinion, meets the eligibility criterion of “inventive step”.

Предложенное техническое решение может найти широкое применение в качестве универсального реактора для ускоренной переработки разных видов органики в удобрение.The proposed technical solution can be widely used as a universal reactor for accelerated processing of various types of organics into fertilizer.

На чертеже в разрезе изображена конструкция «Реактора для аэробной ферментации биомассы».The drawing in section shows the design of the "Reactor for aerobic fermentation of biomass".

Реактор содержит термостатированный цилиндрический корпус 1, установленный вертикально, с трубой 2 загрузочного устройства для биомассы, заглубленной во внутрь корпуса, крышку 3 с выпускным патрубком 4, пресс-экструдер 5 для подготовки сырья, реверсивный электропривод 6, управляющий редуктором 7, соединенным с корпусом и вращающим посредством венцовой шестерни 8 кольцевую пустотелую трубу 9 мешалки с ее гребенкой 10, имеющей наклонные стержни с отверстиями для выхода кислородосодержащего газа, который от компрессора 11 через вентиль 12 поступает на скользящую по поверхности трубы соединенную с корпусом муфту 13, а через вентиль 14 газ поступает в поддон корпуса, имеющий перфорированную крышку 15.The reactor comprises a thermostatically controlled cylindrical body 1, mounted vertically, with a pipe 2 of a biomass loading device buried inside the body, a cover 3 with an outlet pipe 4, a press extruder 5 for preparing raw materials, a reversible electric drive 6, which controls a gear 7 connected to the body and the annular hollow tube 9 of the mixer with its comb 10, having inclined rods with openings for the exit of oxygen-containing gas, which rotates by means of a pinion gear 8 and which comes from the compressor 11 through the valve 12 It is connected to a sleeve 13 connected to the body and sliding on the pipe surface, and through the valve 14, gas enters the body pallet having a perforated cover 15.

Источник питания 16 посредством проводов, размещенных в изоляционной пластине 17, подключен к электродам из перфорированных металлических уголков 18, прикрепленных к пластине, причем уголки расположены ребрами кверху навстречу двигающейся биомассе, а между ребрами уголков размещена ершовая биозагрузка 19.The power source 16 through the wires placed in the insulating plate 17, is connected to the electrodes of perforated metal corners 18 attached to the plate, the corners are located with their edges facing upward towards the moving biomass, and between the edges of the corners there is a ruff bio-loading 19.

Первый циркуляционный насос 20 подключен между теплообменником 21 корпуса и теплоаккумулятором 22, с выхода которого низкотемпературное рабочее тело поступает в паровую турбину 23, соединенную с электрогенератором 24, и далее с выхода турбины через конденсатор 25 и второй циркуляционный насос 26 - в теплообменник теплоаккумулятора, замыкая таким образом низкопотенциальный контур рабочего тела. Готовый продукт выдается через разгрузочное устройство 27. Датчики давления, температуры, газоанализаторы и схема автоматики на чертеже не показаны.The first circulation pump 20 is connected between the housing heat exchanger 21 and the heat accumulator 22, from the output of which the low-temperature working fluid enters the steam turbine 23 connected to the electric generator 24, and then from the turbine exit through the condenser 25 and the second circulation pump 26 to the heat accumulator heat exchanger, closing low-potential contour of the working fluid. The finished product is dispensed through the unloading device 27. Pressure, temperature, gas analyzers and automation circuitry are not shown in the drawing.

Реактор для аэробной твердофазной ферментации биомассы работает следующим образом.The reactor for aerobic solid-phase fermentation of biomass works as follows.

Сырье с регулируемой влажностью подается в корпус 1 через пресс-экструдер 5, крышку 3 и трубу 2 загрузочного устройства. В процессе постоянной работы весь внутренний объем корпуса заполнен сырьем полностью, а вновь подаваемая еще холодная порция биомассы остается в верхней части широкой трубы с диаметром 0,2…0,4 от размеров цилиндрического корпуса.Raw materials with adjustable humidity is fed into the housing 1 through a press extruder 5, a cover 3 and a pipe 2 of the loading device. In the process of constant operation, the entire internal volume of the housing is completely filled with raw materials, and the newly supplied still cold portion of biomass remains in the upper part of the wide pipe with a diameter of 0.2 ... 0.4 of the dimensions of the cylindrical body.

Реверсивный электропривод 6 посредством редуктора 7, закрепленного на корпусе, и венцевой шестерни 8, принадлежащей кольцевой пустотелой мешалке 9, осуществляет ее вращение. Одновременно с компрессора 11 поступает кислородосодержащий газ через вентиль 12 и соединенную с корпусом муфту 13 скольжения в отверстия во внутрь кольцевой пустотелой трубы мешалки и выходит в биомассу через отверстия гребенки 10 мешалки. Через вентиль 14 газ также может подаваться в поддон корпуса, откуда он поступает в биомассу через перфорированный поддон 15. Горячий отработанный газ совместно с двуокисью углерода поднимается вверх, подогревает сырье в трубе 2 и выходит через выпускной патрубок 4 (движение газов в корпусе показано пунктирными линиями, а продвижение сырья - сплошными линиями). Стержни («зубья) гребенки имеют отклонения от вертикальной оси - загнуты под небольшим углом (10…15°), что способствует при ее реверсивном круговом движении перемещению биомассы в зоне гребенки в вертикальной плоскости и полному заполнению полостей корпуса, служащих, в том числе, накопителями колоний микроорганизмов, для их дальнейшей инокуляции во вновь поступающую биомассу.The reversible electric drive 6 through the gear 7 mounted on the housing, and the ring gear 8, belonging to the annular hollow mixer 9, carries out its rotation. At the same time, oxygen-containing gas enters from the compressor 11 through the valve 12 and the slip clutch 13 connected to the housing into the holes inside the annular hollow tube of the mixer and enters the biomass through the holes of the mixer 10 of the mixer. Through the valve 14, gas can also be supplied to the housing pan, from where it enters the biomass through the perforated tray 15. The hot exhaust gas together with carbon dioxide rises, heats the raw materials in the pipe 2 and exits through the exhaust pipe 4 (the movement of gases in the housing is shown by dashed lines , and the promotion of raw materials - in solid lines). The rods (“teeth)” of the comb have deviations from the vertical axis — they are bent at a small angle (10 ... 15 °), which, when it is reversed in a circular motion, facilitates the movement of biomass in the comb zone in the vertical plane and the full filling of the body cavities that serve, including drives of colonies of microorganisms, for their further inoculation into newly entering biomass.

Известно, что микробиологический процесс компостирования описывается кривой роста культуры микробов, состоящий из четырех фаз: лаг-фаза, фаза экспоненциального роста, стационарная фаза и фаза лизиса (отмирания) клеток [8].It is known that the microbiological composting process is described by the growth curve of the microbial culture, which consists of four phases: the lag phase, the exponential growth phase, the stationary phase, and the cell lysis (death) phase [8].

Лаг-фаза - это длительный процесс саморазогрева биомассы. В предлагаемом устройстве этот период существенно сокращен за счет ее предварительного разогрева в трубе 2, нижний конец которой входит в начало зоны фазы экспоненциального роста бактерий. Вновь поступающая под действием силы тяжести новая порция сырья из трубы перемешивается гребенкой 10 мешалки и одновременно активно насыщается кислородосодержащим газом, поступающим из концов мешалки от компрессора 11 через открытый вентиль 12, муфту скольжения 13 и кольцевую пустотелую трубу 9 мешалки.The lag phase is a long process of self-heating of biomass. In the proposed device, this period is significantly reduced due to its preliminary heating in the pipe 2, the lower end of which is at the beginning of the zone of the phase of exponential growth of bacteria. A new portion of the raw material coming from the pipe again under the action of gravity is mixed with a comb 10 of the mixer and at the same time it is actively saturated with oxygen-containing gas coming from the ends of the mixer from the compressor 11 through the open valve 12, the slip clutch 13 and the annular hollow tube 9 of the mixer.

Начавшаяся в зоне расположения гребенки 10 мешалки фаза экспоненциального роста микробов продолжается при движении биомассы вниз в зоны расположения в корпусе электродов 18 и теплообменников 21.The phase of exponential growth of microbes that began in the zone of location of the comb 10 of the mixer continues when the biomass moves down to the zones of location in the casing of the electrodes 18 and heat exchangers 21.

Металлические перфорированные электроды 18 закреплены на изолированной пластине 17 (или нескольких пластинах) уголками кверху навстречу движения сырья, что предохраняет от разрушения размещенные в них ленты «ершовой биозагрузки» [9] для накапливания и усиленного размножения в них колоний микроорганизмов.Perforated metal electrodes 18 are mounted on an insulated plate 17 (or several plates) with the corners pointing upward towards the movement of raw materials, which prevents the ruffled bio-loading tapes [9] placed in them for destruction and enhanced reproduction of colonies of microorganisms in them.

Кроме того, на попарно соединенные электроды 18 от источника питания 16 подан электропотенциал для электроудерживания бактерий [10, 11], что способствует перемещению микроорганизмов в зону электродов и проникновению их через перфорацию боковых стенок электродов к ершовой биозагрузке. В эту зону поступает также кислородосодержащий газ через вентиль 14 и поддон 15 корпуса.In addition, an electric potential for electrically holding bacteria [10, 11] has been applied to pairwise connected electrodes 18 from a power source 16, which facilitates the transfer of microorganisms into the electrode zone and their penetration through perforation of the side walls of the electrodes to ruff biofeedback. Oxygen-containing gas also enters this zone through valve 14 and housing pan 15.

В процессе твердофазной ферментации происходит разогрев биомассы до 70°C и более, что приводит к пережогу сырья. Для того чтобы регулировать температуру в этой зоне корпуса, введен теплообменник 21, подключенный через первый циркуляционный насос 20 к теплоаккумулятору 22, отбор тепла из которого производится замкнутым контуром с низкопотенциальным рабочим телом.In the process of solid phase fermentation, biomass is heated to 70 ° C or more, which leads to the burning of raw materials. In order to regulate the temperature in this zone of the housing, a heat exchanger 21 is introduced, connected through the first circulation pump 20 to the heat accumulator 22, the heat is taken from which is closed loop with a low-potential working fluid.

Рабочее тело, испаряясь в теплообменнике теплоаккумулятора, поступает на паровую турбину 23, которая вращает электрогенератор 24. После турбины рабочее тело в конденсаторе 25 превращается в жидкость и вторым циркуляционным насосом 26 возвращается в теплообменник теплоаккумулятора 22. Избыток полученной электроэнергии с генератора 24 поступает в сеть потребителей.The working fluid, evaporating in the heat exchanger heat exchanger, enters the steam turbine 23, which rotates the electric generator 24. After the turbine, the working fluid in the condenser 25 turns into liquid and returns to the heat storage heat exchanger 22 by the second circulation pump 26. The excess of the received electricity from the generator 24 enters the consumers network .

Ниже зоны расположения теплообменников 22 корпуса начинается стационарная фаза жизни бактериальных клеток, переходящая в фазу лизиса бактерий.Below the zone of location of the heat exchangers 22 of the body begins the stationary phase of the life of bacterial cells, passing into the phase of lysis of bacteria.

Суммарная высота этих зон и степень готовности (полного превращения биосырья в компост) зависит от конструкции и технологии изготовления корпуса 1.The total height of these zones and the degree of readiness (complete conversion of bio-raw materials into compost) depends on the design and manufacturing technology of the housing 1.

По предварительной договоренности с представителями ОАО «Авангард» для описанного «Реактора аэробной ферментации биомассы» предлагается использовать утепленные емкости из композиционных материалов диаметром до 4-х метров, длиной секции 6 и более метров [12].By prior arrangement with representatives of Avangard OJSC, for the described “Biomass Aerobic Fermentation Reactor” it is proposed to use insulated containers made of composite materials with a diameter of up to 4 meters, a section length of 6 and more meters [12].

При башенном расположении корпуса загрузка его биосырьем будет представлять определенную проблему, поэтому подобную конструкцию, если это представляется возможным, целесообразно располагать, например, в склоне холма или заглублять в землю. При достаточной высоте цилиндрического корпуса 1 полностью готовый продукт будет шнековым насосом выгружаться через разгрузочное устройство 27.With a tower arrangement of the building, loading it with bio-raw materials will present a certain problem, therefore, it is advisable to place such a structure, if possible, for example, in a hillside or buried in the ground. With a sufficient height of the cylindrical body 1, the finished product will be discharged by a screw pump through the unloading device 27.

При другом варианте, когда высота корпуса недостаточна для полной ферментации биосырья, не полностью готовый продукт с температурой около 30°C выгружается шнековым насосом с утепленным корпусом в утепленные емкости ОАО «Авангард», находящиеся в горизонтальном положении, для завершения стадии лизиса и полного превращения продукта в ценный компост.In another embodiment, when the height of the casing is insufficient for the complete fermentation of bio-raw materials, the incomplete product with a temperature of about 30 ° C is discharged by a screw pump with a heat-insulated casing into the heat-insulated containers of Avangard OJSC, which are in a horizontal position, to complete the lysis stage and completely transform the product into valuable compost.

Предлагаемый реактор позволяет ускорить процессы аэробной твердофазной ферментации, что дает возможность увеличить объемы перерабатываемого навоза, помета и другого органического сырья.The proposed reactor allows to accelerate the processes of aerobic solid-phase fermentation, which makes it possible to increase the volume of processed manure, manure and other organic raw materials.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Глазков И.К., Ковалев Н.Г., Туманов И.П. Способ переработки навоза на удобрение. Патент РФ №1813085, МК C05F 3/00, C05F 15/00 (аналог).1. Glazkov I.K., Kovalev N.G., Tumanov I.P. A method of processing manure into fertilizer. RF patent No. 1813085, MK C05F 3/00, C05F 15/00 (analogue).

2. Егин Н.Л., Мирчетич С.М. Установка для переработки органических отходов в удобрение. Авторское свидетельство СССР №1706423, МПК A01c 3/00 (аналог).2. Egin N.L., Mircetich S.M. Plant for processing organic waste into fertilizer. USSR author's certificate No. 1706423, IPC A01c 3/00 (analogue).

3. Ковалев Н.Г., Малинин Б.М., Туманов И.П. Способ приготовления компоста многоцелевого назначения. Патент РФ №2112764, МПК C05F 3/00 (аналог).3. Kovalev N.G., Malinin B.M., Tumanov I.P. A method of preparing compost for multipurpose use. RF patent No. 2112764, IPC C05F 3/00 (analogue).

4. Рабинович P.M., Ковалев Н.Г. Установка для приготовления компостов. Полезная модель №39599, МПК C05F 3/00 (аналог).4. Rabinovich P.M., Kovalev N.G. Installation for composting. Utility model No. 39599, IPC C05F 3/00 (analogue).

5. Рабинович P.M. Совершенствование аэробной твердофазной ферментации органического сырья путем оптимизации технологических параметров производственного процесса. Докторская диссертация. Санкт-Петербург-Павловск, 2006.5. Rabinovich P.M. Improving aerobic solid-phase fermentation of organic raw materials by optimizing the technological parameters of the production process. Doctoral dissertation. St. Petersburg-Pavlovsk, 2006.

6. Мягков М.И., Алексеев Г.М. и др. Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №363523, МПК B02c 17/18 (прототип).6. Myagkov M.I., Alekseev G.M. and other Description of the invention to the copyright certificate of the USSR No. 363523, IPC B02c 17/18 (prototype).

7. Аэробная ферментация при переработке ТБО [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://ztbo.ru. Раздел: переработка мусора.7. Aerobic fermentation in the processing of solid waste [Electronic resource]. Access mode: http://ztbo.ru. Section: garbage processing.

8. Артамонов B.C., Иванюк Г.К., Журкович В.В. и др. Ресурсосберегающие технологии переработки твердых бытовых отходов жилищно-коммунального хозяйства, обеспечивающие безопасность жизнедеятельности мегаполиса. Санкт-Петербург: «Гуманистика», 2008.8. Artamonov B.C., Ivanyuk G.K., Zhurkovich V.V. and others. Resource-saving technologies for the processing of municipal solid waste from housing and communal services, ensuring the safety of the megalopolis. St. Petersburg: Humanism, 2008.

9. Экопромэкология. Ершовая биозагрузка [Электронный ресурс]. Режим доступа: www.epcs.ru/03.9. Ecopromecology. Ruff biofuel [Electronic resource]. Access mode: www.epcs.ru/03.

10. Гвоздяк П.И., Чеховская Т.П. Электроудерживание микроорганизмов // Микробиология, т. XLV, 1976, вып. 5, с. 901-904.10. Gvozdyak P.I., Chekhovskaya T.P. Electro-retention of microorganisms // Microbiology, vol. XLV, 1976, no. 5, p. 901-904.

11. Чеховская Т.П. Электроудерживание микроорганизмов в очистке воды. Диссертация доктора биологических наук. Киев, 1983.11. Chekhovskaya T.P. Electro-retention of microorganisms in water treatment. The dissertation of a doctor of biological sciences. Kiev, 1983.

12. Крупногабаритные изделия из стеклопластика. Продукция из пластмассы и резины ОАО «Авангард» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.avangard-plastik.ru.12. Oversized fiberglass products. Plastic and rubber products of Avangard OJSC [Electronic resource]. Access mode: http://www.avangard-plastik.ru.

Claims (1)

Реактор для аэробной ферментации биомассы, содержащий цилиндрический термостатированный корпус, загрузочное и разгрузочное устройства, выхлопной патрубок, электропривод с редуктором и компрессор для аэрации биомассы в корпусе, отличающийся тем, что в вертикально установленный корпус введены труба загрузочного устройства, соединенная через подшипниковые узлы с кольцевой пустотелой трубой мешалки, на выходе которой подключена гребенка с отверстиями для выхода кислородосодержащего газа, к кольцевой пустотелой трубе с возможностью вращения и с входными отверстиями присоединена муфта, соединенная через вентиль с компрессором, последний через другой вентиль соединен также с поддоном корпуса, оснащенным перфорированной крышкой, причем электропривод выполнен реверсивным и посредством редуктора соединен с венцовой шестерней на кольцевой пустотелой трубе, ниже гребенки в корпусе на изоляционной пластине расположены перфорированные уголковые электроды с размещенной в них ершовой биозагрузкой, подключенные к источнику питания, при этом корпус содержит теплообменник, соединенный вне корпуса через первый циркуляционный насос с теплоаккумулятором, теплообменник которого с низкотемпературным рабочим телом подключен к выходу турбины, выход ее через конденсатор низкопотенциального контура и второй циркуляционный насос соединен с теплообменником теплоаккумулятора, а труба загрузочного устройства выполнена с диаметром 0,2…0,4 от размеров цилиндрического корпуса для предварительного накопления новых порций поступающей биомассы и пропуска через нее отработанного горячего газа, крышка загрузочного устройства оснащена выпускным патрубком для горячих газов, а стержни гребенки у мешалки выполнены с отклонением от вертикальной оси на 10…15° для улучшения перемешивания биомассы.  A reactor for aerobic fermentation of biomass containing a cylindrical thermostatic housing, loading and unloading devices, an exhaust pipe, an electric drive with a gearbox and a compressor for aeration of biomass in the housing, characterized in that a loading device pipe is inserted into the vertically mounted housing, connected through the bearing units to the annular hollow a mixer pipe, at the outlet of which a comb is connected with openings for the exit of oxygen-containing gas, to the annular hollow pipe with the possibility of a coupling connected through a valve to a compressor, the latter through another valve also connected to a housing pan equipped with a perforated cover, the electric drive being reversible and connected to the ring gear on the annular hollow pipe, below the comb in the housing on the insulating the plate contains perforated corner electrodes with a brushed bio-loading placed in them, connected to a power source, while the housing contains a heat exchanger, with connected outside the casing through the first circulation pump with a heat accumulator, the heat exchanger of which with a low-temperature working fluid is connected to the turbine outlet, its output through a low-potential circuit condenser and the second circulation pump is connected to the heat accumulator heat exchanger, and the loading device pipe is made with a diameter of 0.2 ... 0.4 from the dimensions of the cylindrical body for the preliminary accumulation of new portions of the incoming biomass and the passage of spent hot gas through it, the boot cover It is equipped with an outlet pipe for hot gases, and the comb rods at the mixer are made with a deviation from the vertical axis of 10 ... 15 ° to improve mixing of biomass.
RU2015100327/13A 2015-01-12 2015-01-12 Reactor for aerobic fermentation of biomass RU2595143C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015100327/13A RU2595143C1 (en) 2015-01-12 2015-01-12 Reactor for aerobic fermentation of biomass

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015100327/13A RU2595143C1 (en) 2015-01-12 2015-01-12 Reactor for aerobic fermentation of biomass

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2595143C1 true RU2595143C1 (en) 2016-08-20

Family

ID=56697581

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015100327/13A RU2595143C1 (en) 2015-01-12 2015-01-12 Reactor for aerobic fermentation of biomass

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2595143C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU187317U1 (en) * 2018-07-02 2019-03-01 Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Фундаментальные основы биотехнологии" Российской академии наук" (ФИЦ Биотехнологии РАН) METANTENK
WO2022269444A1 (en) 2021-06-23 2022-12-29 Tuan Anh Nguyen Apparatus for organic waste treatment

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU363523A1 (en) * 1971-02-03 1972-12-25 Всесоюзный научно исследовательский экспериментально конструкторский институт коммунального машиностроени BIOTHERMAL DRUM
RU2167829C2 (en) * 1999-04-12 2001-05-27 Тумченок Виктор Игнатьевич Agricultural wastes complex reprocessing apparatus
RU2182926C1 (en) * 2000-12-25 2002-05-27 Институт биологического приборостроения с опытным производством РАН Fermenter
WO2011000084A1 (en) * 2009-07-02 2011-01-06 National Research Council Of Canada Microbially-assisted water electrolysis for improving biomethane production

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU363523A1 (en) * 1971-02-03 1972-12-25 Всесоюзный научно исследовательский экспериментально конструкторский институт коммунального машиностроени BIOTHERMAL DRUM
RU2167829C2 (en) * 1999-04-12 2001-05-27 Тумченок Виктор Игнатьевич Agricultural wastes complex reprocessing apparatus
RU2182926C1 (en) * 2000-12-25 2002-05-27 Институт биологического приборостроения с опытным производством РАН Fermenter
WO2011000084A1 (en) * 2009-07-02 2011-01-06 National Research Council Of Canada Microbially-assisted water electrolysis for improving biomethane production

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU187317U1 (en) * 2018-07-02 2019-03-01 Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Фундаментальные основы биотехнологии" Российской академии наук" (ФИЦ Биотехнологии РАН) METANTENK
WO2022269444A1 (en) 2021-06-23 2022-12-29 Tuan Anh Nguyen Apparatus for organic waste treatment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110894169A (en) Kitchen waste aerobic fermentation equipment and waste treatment method thereof
CN109293407A (en) A kind of rubbish from cooking fast composting device and method
CN104023835B (en) For handling the equipment and system of organic substance
CN202519170U (en) Fermentation tank utilizing tobacco field wastes to produce organic fertilizer
CN108503165A (en) A kind of organic sludge desiccation stabilizes quick treatment device and processing method
CN103922816A (en) Bio-drying system and method for excrement in livestock farm
CN105174430A (en) Self-heating cold-operation artificial wetland purification plant and purification method
CN112608169A (en) Livestock and poultry manure aerobic fermentation process
RU2579789C1 (en) Biodrum for aerobic processing of raw materials
KR20060054264A (en) The process assembly and operation of the multi-staged vertical composter for the recycling of food wastes
CN105601351A (en) Kitchen waste composting system and method
RU2595143C1 (en) Reactor for aerobic fermentation of biomass
CN101629139B (en) Large-scale solar energy medium-temperature solid-liquid anaerobic fermentation and gas storage device
CN102718582B (en) High-efficient and environment-friendly treatment process of animal manure
CN113999058B (en) Distributed organic household garbage integrated composting equipment
CN112592219A (en) Aerobic composting system
CN216273828U (en) Distributed organic domestic garbage integrated composting equipment
KR20180087822A (en) Fermentor for fast fermentation and ferment method
CN203668408U (en) Controllable header type anaerobic fermentation device
CN205974299U (en) Banana bio -feritlizer fermentation system
CN215440259U (en) Kitchen garbage syllogic fermentation processing system
KR200438385Y1 (en) The multi-staged vertical composter for the recycling of food wastes
CN105087366A (en) Biomass waste continuous solid anaerobic digestion device
CN205275472U (en) Fertile device of domestic waste fermentation system
CN211226952U (en) Device for fertilizing organic waste

Legal Events

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

Effective date: 20170113