RU2778150C1 - Установка для переработки отходов сельскохозяйственной промышленности - Google Patents
Установка для переработки отходов сельскохозяйственной промышленности Download PDFInfo
- Publication number
- RU2778150C1 RU2778150C1 RU2022103951A RU2022103951A RU2778150C1 RU 2778150 C1 RU2778150 C1 RU 2778150C1 RU 2022103951 A RU2022103951 A RU 2022103951A RU 2022103951 A RU2022103951 A RU 2022103951A RU 2778150 C1 RU2778150 C1 RU 2778150C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tank
- installation
- biogas
- plant
- agricultural
- Prior art date
Links
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 31
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 claims abstract description 16
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000002154 agricultural waste Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 abstract description 7
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 abstract description 7
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 17
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 1
- 210000003608 Feces Anatomy 0.000 description 1
- 230000035508 accumulation Effects 0.000 description 1
- 230000002053 acidogenic Effects 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial Effects 0.000 description 1
- 230000003851 biochemical process Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 1
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 description 1
- 238000011068 load Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010908 plant waste Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области сельскохозяйственной промышленности и предназначено для получения биогаза и органических удобрений путем сбраживания органических отходов сельскохозяйственного производства анаэробным способом. Установка для переработки отходов сельскохозяйственной промышленности включает вертикальный резервуар с технологическими патрубками для подачи перерабатываемой биомассы, патрубок для отвода биогаза и установленное в резервуаре барботажное перемешивающее устройство, представляющее собой спиралевидную перфорированную трубу, отверстия которой выполнены в шахматном порядке. Установка дополнительно включает установленные на опоры по центру резервуара конусообразные конструкции с V-образным выступом на конце, жестко закрепленные между собой и основанием установки. Также к резервуару с внешней стороны смонтирован циркуляционный насос для перекачки субстрата в верхнюю зону установки. Технический результат изобретения заключается в улучшение конструкции установки, увеличении срока службы и повышении эффективности при применении данной технологии. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области сельскохозяйственной промышленности и предназначено для получения биогаза и органических удобрений путем сбраживания органических отходов сельскохозяйственного производства анаэробным способом.
Известен биореактор, содержащий герметичный вертикальный цилиндрический резервуар, снабженный куполом и днищем, имеющими форму усеченного конуса. В резервуаре находится барботажное перемешивающее устройство, включающее спиралевидную перфорированную трубу, расположенную вдоль стен резервуара и днища, а также установленную по центру резервуара вертикальную перфорированную трубу. Витки спиралевидной трубы повторяют форму резервуара и днища. На куполе резервуара установлены загрузочный патрубок для подачи биомассы, датчик давления, патрубок для отвода биогаза, соединенный с трубопроводом выхода биогаза. Последний соединен с газгольдером. В днище резервуара установлен патрубок для выгрузки переработанного субстрата (см. RU №2567649 C1, С12М 1/04, 1/07, C02F 11/04, C05F3/00, В09В 3/00, опубл. 10.11.2015 г.). Однако в связи с отсутствием механического перемешивания биомассы, недостатком данного изобретения является низкий уровень производительности и выработки биогаза. Кроме того, недоступность к перемешивающему устройству из-за отсутствия съемного купола усложняет обслуживание и ремонт устройства, а также сокращает срок службы данного устройства.
Известно устройство биогазовой установки, имеющей барботажное перемешивающее устройство в виде спиралевидной перфорированной трубы (патент RU 2567649 С1, МПК С12М 1/04, С12М 1/107, C02F 11/04, C05F 3/00, В09В 3/00 (2006.01)). Из-за сложности эксплуатации и конструкции барботажного перемешивающего устройства в виде спиралевидной перфорированной трубы, срок службы данной установки относительно невелик.
Наиболее близким техническим решением является (см. пат. RU 144534, B09B 3/00, опубл. 27.08.2014), прямоточная биогазовая установка, содержащая блок подготовки исходного сырья, последовательно связанные с ним емкость для ацидогенной обработки субстрата, ферментер, выходной коллектор, сепарационный блок и блок отделения аммония из жидкой фракции. Ферментер выполнен из композитных материалов, корпус которого имеет установленную горизонтально трубу с тепловой рубашкой, внутри которой установлена связанная с источником газа барботажная система в виде двух систем труб, одна из которых установлена горизонтально в нижней части корпуса, а другая - горизонтально в его боковой внешней части. Сепарационный блок выполнен с возможностью разделения на жидкую и твердую фракции и подачи жидкой фракции в блок отделения аммония, связанный по воде с блоком подготовки исходного сырья. Барботажная система может быть выполнена с возможностью периодической подачи газа через нижнюю трубу. Корпус ферментера может быть выполнен в виде изогнутой трубы, при этом конфигурация труб барботажной системы подобна конфигурации корпуса ферментера, состоящий из корпуса в виде емкости трубчатой формы, выполненной из нержавеющей стали, которая разделена на отдельные секции для брожения.
Недостатками данного устройства, непосредственно влияющих на низкий уровень выработки биогаза, являются сложная конструкция емкости (несколько отсеков брожения) и размещение трубы для барботажного перемешивания субстрата непосредственно в центральной части резервуара (малоэффективное перемешивание органических отходов). Поскольку, в резервуаре образуются области, в которых происходит застой субстрата, процесс выработки газа происходит недостаточно активно.
Все эти установки объединяет один существенный минус - сложность и дороговизна конструкции, используемой для перемешивания субстрата, изготовленной из перфорированной арматуры.
При подборе наиболее подходящего конструктивно устройства для перемешивания рабочего сырья, количество выделяемого газа может увеличиться в несколько раз, так как сам факт перемешивания сбраживаемой массы в биореакторе сопровождается высвобождением биогаза. Равномерное распределение популяции бактерий, предотвращение формирования корки на ее поверхности и осадка, предотвращения формирования пустот и скоплений, которые уменьшают рабочую площадь реактора.
Задачей изобретения является увеличение выработки метана, удешевление и упрощение конструкции биогазовой установки путем полного перемешивания субстрата без использования механических приспособлений.
Сущность изобретения заключается в том, что установка для переработки отходов сельскохозяйственной промышленности, включающая вертикальный резервуар с технологическими патрубками для подачи перерабатываемой биомассы, патрубок для отвода биогаза, установленное в резервуаре барботажное перемешивающее устройство, представляющее собой спиралевидную перфорированную трубу, отверстия которой выполнены в шахматном порядке, дополнительно включает установленные на опоры по центру резервуара конусообразные конструкции с V-образным выступом на конце, жестко закрепленные между собой и основанием установки, и к резервуару с внешней стороны смонтирован циркуляционный насос для перекачки субстрата в верхнюю зону установки.
Технический результат - улучшение конструкции установки, увеличение срока службы и повышение эффективности при применении данной технологии.
Технический результат достигается за счет того, что в установке для переработки отходов сельскохозяйственной промышленности происходит выделение газа при вакууме, после этого открывается клапан, в биореактор попадает воздух, выкачанный из него заранее, происходит еще более активное перемешивание газа, он идет под собственным давлением в газгольдер, очищается и цикл повторяется.
В установке, имеющей вертикальную герметичную емкость с технологическими патрубками для транспортировки биомассы в реактор, для отвода биогаза, установлено в резервуаре барботажное перемешивающее устройство в виде спиралевидной трубы, расположенной вдоль стен установки. По центру резервуара происходит забор основных масс субстрата, которые с помощью циркуляционного насоса по трубопроводу большого диаметра поступают к куполу установки. В куполе установки имеется устройство веерного типа, которое подает транспортируемую биомассу к верхнему слою от общего объема субстрата, тем самым предотвращая образование корки на верхних слоях. В центре установки в несколько рядов закреплены конусы разного диаметра, с V-образным изгибом металла по краям, тем самым одновременно направляя большие потоки биомассы к всасывающему патрубку, и перемешивая его, одновременно обогащая субстрат кислородом из спирального барботажного устройства.
Особенностью данной установки является расположение по центу перемешивающего устройства конусообразного типа, барботажное устройство для перемешивания субстрата - спиралевидная труба, которая повторяет форму резервуара. Кроме того, расположение всасывающего патрубка циркуляционного насоса у основания установки предполагает минимальное образование шлама на дне.
Барботажное устройство в виде спиралевидной трубы с отверстиями, работая совместно с циркуляционным перемешивающим устройством, предотвращает налипание крупных частиц на стенки конусообразных перегородок, процесс брожения и перемещения исходного материала в резервуаре происходит в ускоренном темпе. Перечисленные выше узлы способствуют повышению производительности биогазовой установки.
Таким образом, интенсификация процесса перемешивания происходит путем внедрения барботажного перемешивающего устройства в виде трубы, повторяющей форму резервуара и циркуляционного перемешивающего устройства, всасывающий патрубок которого расположен по центру, позволяет поддерживать постоянную температуру по всему объему и равномерно без застойных зон перемешивать субстрат внутри резервуара. Все это позволяет повысить интенсивность, стабильность и полноту биохимических процессов в установке, увеличить объем биогаза на выходе.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен вертикальный фронтальный разрез биогазовой установки А-А.
Предложенная нами установка для переработки отходов сельскохозяйственной промышленности состоит из герметичного, цилиндрической формы резервуара 1, расположенного вертикально на опорах 2.
В резервуаре находится барботажное перемешивающее устройство, в виде витков спиралевидной перфорированной трубы 3, которая располагается около стен резервуара 1, повторяя его форму.
Перемешивающее устройство также включает установленные по центру резервуара 1 конусообразные перемешивающие устройства 4 с V-образным изгибом по краям для лучшего перемешивания. Отверстия 5 в спиралевидной трубе 3, расположенные в шахматном порядке. Конусообразные перемешивающие устройства 4 жестко закреплены между собой и установлены неподвижно на опоры 6 у основания резервуара 1.
На верхней крышке 7 резервуара 1 монтируется патрубок 8 для транспортировки перерабатываемой биомассы в емкость, в которой происходят основные процессы образования газа, а так же патрубок 18 для перемещения полученного в результате брожения отходов сельскохозяйственной промышленности газа в газгольдер 11. В нижней части устанавливается патрубок 9 от трубопровода подачи субстрата 15.
Трубопровод выхода биогаза 10, соединен с емкостью - газгольдером 11, в которой находится выработанный конечный продукт (метан и его производные). Обязательным условием безопасности работы установки является датчик 12, смонтированный на верхней крышке 7 резервуара 1, необходимый для отслеживания давления в емкости установки для переработки отходов сельскохозяйственной промышленности.
В нижней части резервуара 1 установлен патрубок 13 забора субстрата для подачи в верхнюю часть установки по трубопроводу 15, на конце которого смонтирован дренчерный ороситель 20, с помощью циркуляционного насоса 14, смонтированного с внешней стороны резервуара 1 около основания.
Часть газа из газгольдера 11 по трубопроводу 16 с помощью компрессора 17, установленного на выходе из газгольдера 11, подается через кран 19, установленный у основания резервуара 1, к спиралевидной трубе 3 для ускорения процесса образования биогаза.
Установка для переработки отходов сельскохозяйственной промышленности работает следующим образом: в резервуар 1 через патрубок 8 загружают исходный материал (навоз и растительные отходы) до верхнего уровня крышки установки 7. Благодаря форме крышки установки в виде купола 7, газ скапливается в верхней части конструкции. Давление внутри установки отслеживается при помощи датчика 12.
После заполнения резервуара 1 субстратом подключается циркуляционный насос 14, который перемешивает биомассу, тем самым ускоряя процесс образования метана за счет конусообразных перемешивающих устройств с V-образным изгибом на конце 4 и предотвращая оседание твердых частиц на дне и образования корки в верхней части резервуара 1. Получаемый биогаз из верхней части резервуара 1 через патрубок 18 и трубопровод 10 поступает в газгольдер 11, где при необходимости его часть через трубопровод 16 поступает в компрессор 17 для активации барботажной системы перемешивания.
Для подачи метана в трубопровод 3 открывают кран 19, после чего часть метана с помощью компрессора 17 по трубопроводу 16 под давлением поступает в спиралевидную трубу 3, выходит через отверстия 5, перемешивая субстрат, ускоряя процесс образования метановым брожением биогаза.
Для активации механического перемешивающего устройства по принципу «падающей струи» включают циркуляционный насос 14, который транспортирует биомассу по внешнему трубопроводу 15 и распределяет субстрат в верхних слоях при помощи дренчерного оросителя 20.
Claims (1)
- Установка для переработки отходов сельскохозяйственной промышленности, включающая вертикальный резервуар с технологическими патрубками для подачи перерабатываемой биомассы, патрубок для отвода биогаза, установленное в резервуаре барботажное перемешивающее устройство, представляющее собой спиралевидную перфорированную трубу, отверстия которой выполнены в шахматном порядке, отличающаяся тем, что дополнительно включает установленные на опоры по центру резервуара конусообразные конструкции с V-образным выступом на конце, жестко закрепленные между собой и основанием установки, к резервуару с внешней стороны смонтирован циркуляционный насос для перекачки субстрата в верхнюю зону установки.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2778150C1 true RU2778150C1 (ru) | 2022-08-15 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2796354C1 (ru) * | 2022-10-28 | 2023-05-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Казанский ГАУ) | Биогазовая установка |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2178540C2 (ru) * | 1996-05-24 | 2002-01-20 | Емери Ресайклинг Корпорейшн | Устройство газификатора, имеющее форму сплющенного сфероида |
| US20110177559A1 (en) * | 2010-01-20 | 2011-07-21 | Xyleco, Inc. | Processing materials |
| RU130990U1 (ru) * | 2013-01-16 | 2013-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)" | Устройство для переработки на биогаз и органические удобрения сельскохозяйственных отходов |
| RU2500627C2 (ru) * | 2012-02-29 | 2013-12-10 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) | Устройство для аэробно-анаэробной обработки органических субстратов |
| RU144534U1 (ru) * | 2014-01-15 | 2014-08-27 | Сергей Яковлевич Чернин | Прямоточная биогазовая установка |
| RU2567649C1 (ru) * | 2014-12-30 | 2015-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления" | Биогазовая установка |
| RU2580646C1 (ru) * | 2015-08-03 | 2016-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ГИПРОБИОСИНТЕЗ" | Ферментационная установка для метанассимилирующих микроорганизмов |
| RU2688356C1 (ru) * | 2017-12-27 | 2019-05-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Биогазовая установка для переработки органических отходов в биогаз и биоудобрения |
| GB2538115B (en) * | 2015-04-01 | 2020-11-11 | Green Conservation Resources Ltd | System and method for modular batch production of bio-methane from wet municipal solid waste (MSW) |
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2178540C2 (ru) * | 1996-05-24 | 2002-01-20 | Емери Ресайклинг Корпорейшн | Устройство газификатора, имеющее форму сплющенного сфероида |
| US20110177559A1 (en) * | 2010-01-20 | 2011-07-21 | Xyleco, Inc. | Processing materials |
| RU2500627C2 (ru) * | 2012-02-29 | 2013-12-10 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) | Устройство для аэробно-анаэробной обработки органических субстратов |
| RU130990U1 (ru) * | 2013-01-16 | 2013-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)" | Устройство для переработки на биогаз и органические удобрения сельскохозяйственных отходов |
| RU144534U1 (ru) * | 2014-01-15 | 2014-08-27 | Сергей Яковлевич Чернин | Прямоточная биогазовая установка |
| RU2567649C1 (ru) * | 2014-12-30 | 2015-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления" | Биогазовая установка |
| GB2538115B (en) * | 2015-04-01 | 2020-11-11 | Green Conservation Resources Ltd | System and method for modular batch production of bio-methane from wet municipal solid waste (MSW) |
| RU2580646C1 (ru) * | 2015-08-03 | 2016-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ГИПРОБИОСИНТЕЗ" | Ферментационная установка для метанассимилирующих микроорганизмов |
| RU2688356C1 (ru) * | 2017-12-27 | 2019-05-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Биогазовая установка для переработки органических отходов в биогаз и биоудобрения |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2796354C1 (ru) * | 2022-10-28 | 2023-05-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Казанский ГАУ) | Биогазовая установка |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2020112988A (ru) | Интегрированная система конверсии отходов и соответствующий способ | |
| RU2315721C1 (ru) | Способ анаэробной переработки органических отходов и установка для его осуществления | |
| RU2006141345A (ru) | Способ и бродильный аппарат для анаэробного сбраживания биологических отходов | |
| MX2010010350A (es) | Procedimiento para produccion de biogas. | |
| US20220325220A1 (en) | Bioreactors for growing micro-organisms | |
| WO2008040261A1 (en) | Sewage treatment plant | |
| US4096065A (en) | Apparatus for aerobic treatment of activated sludge | |
| RU2778150C1 (ru) | Установка для переработки отходов сельскохозяйственной промышленности | |
| KR200202246Y1 (ko) | 고농도 오수처리를 위한 분사식환형회로반응조 장치 | |
| RU2430153C2 (ru) | Биореактор | |
| RU2408546C2 (ru) | Метантенк для анаэробной обработки органических отходов | |
| US20190359921A1 (en) | Apparatus and method for treatment of wet organic matter to produce biogas | |
| RU2651940C1 (ru) | Биогазовая установка для сбраживания органических отходов сельскохозяйственного производства с получением биогаза | |
| CN218755724U (zh) | 一种用于有机废弃物的厌氧发酵系统 | |
| RU2796354C1 (ru) | Биогазовая установка | |
| RU2688356C1 (ru) | Биогазовая установка для переработки органических отходов в биогаз и биоудобрения | |
| RU2456247C2 (ru) | Метантенк | |
| RU2505488C2 (ru) | Аппарат для биохимической переработки жидких и полужидких органических субстратов | |
| RU208815U1 (ru) | Метантенк барботажного типа | |
| CN104129854B (zh) | 一种氨氧化反应器 | |
| KR101435950B1 (ko) | 호기성 산화조를 이용한 슬러지 저감시스템 | |
| SU1599320A1 (ru) | Метантенк | |
| RU2233804C2 (ru) | Устройство для аэрации жидкости | |
| RU115350U1 (ru) | Установка анаэробной переработки органических отходов | |
| RU2133228C1 (ru) | Установка для раздельной стабилизации осадка и ила сточных вод |