RU2786923C1

RU2786923C1 - Fermenter for accelerated processing of animal waste into organic fertilizer

Info

Publication number: RU2786923C1
Application number: RU2022118602A
Authority: RU
Inventors: Татьяна Сергеевна Клинаичева
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ХОЛДИНГ АГРО"
Filing date: 2022-07-07
Publication date: 2022-12-26

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: invention relates to agriculture, namely the manufacture of organic fertilizers. The fermenter consists of a controller, a sealed tank, made in the form of a cylindrical container, with double walls, while the outer wall of the tank is made of galvanized steel, the inner wall is made of stainless steel, and a heat-insulating filler is located between the outer and inner walls, and fixed vertically on the base, containing a ratchet mechanism, two hydraulic cylinders, two fans, four air filters and a hydraulic station, as well as having a loading opening and a device for unloading raw materials, a lift for delivering raw materials to the loading opening, a shaft is vertically mounted inside the tank, made with a vertical channel, with mixing blades located in the upper, middle and lower levels of the tank, and the blades of the lower level are made with hollow horizontal channels, in the lower walls of which there are holes directed vertically downwards, and the cavity of the vertical channel of the lower part of the shaft is connected to the horizontal channels of the blade of lower level of the tank, and systems of highways that sequentially connect the tank, the shell-and-tube heat exchanger and the deodorizer, while under the raw material unloading device there is a conveyor for receiving and shipping finished products to the warehouse.

EFFECT: increase in the productivity of the fermenter, reduction of energy consumption, increase in the service life of the fermenter, increase in the wear resistance of the units used.

7 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к изготовлению органических удобрений из различных видов помета, трупов животных и птиц в животноводческих предприятиях, пищевых отходов, отложений бытовых сточных вод. The invention relates to the field of agriculture, namely the manufacture of organic fertilizers from various types of litter, carcasses of animals and birds in livestock enterprises, food waste, domestic sewage deposits.

Из существующего уровня техники известны следующие технические решения:The following technical solutions are known from the existing prior art:

- установка для обезвреживания и приготовления удобрений из органических отходов (RU 2040515 C1, 25.07.1995) путем анаэробного сбраживания с последующим разделением на твердую, жидкую и газообразную фазы, которая содержит биореактор с изолирующим утепляющим кожухом и перемешивающее устройство, при этом бродильная камера биореактора представляет собой горизонтальный цилиндр, разделенный вертикальной диафрагмой на две неравные части, и в большей части ниже оси цилиндра установлен водяной обогревающий радиатор, а в центральной его части перемешивающее устройство, выполненное в виде механически вращаемого колеса с лопастями мельничного типа, влагоотделитель и газосборник соединены общим трубопроводом и установлены за биореактором последовательно, при этом обогрев осуществляется путем сжигания газа;- plant for the neutralization and preparation of fertilizers from organic waste (RU 2040515 C1, 07/25/1995) by anaerobic digestion with subsequent separation into solid, liquid and gaseous phases, which contains a bioreactor with an insulating insulating casing and a mixing device, while the fermentation chamber of the bioreactor is a horizontal cylinder divided by a vertical diaphragm into two unequal parts, and in the greater part below the axis of the cylinder a water heating radiator is installed, and in its central part a mixing device made in the form of a mechanically rotated wheel with mill-type blades, a dehumidifier and a gas collector are connected by a common pipeline and installed after the bioreactor in series, while heating is carried out by burning gas;

- система ускоренной аэробной переработки биомассы (RU 2579787 C1, 10.04.2016), которая содержит устройство подготовки перерабатываемой жидкой среды, термостатированный корпус с патрубками ввода сырья и отбора готового продукта, патрубками ввода газа и отбора его избытка (при этом используется технический кислород или озон), устройство для аэрации от воздушного нагнетателя, мешалку биомассы с электроприводом, при этом устройство для аэрации размещено в корпусе и выполнено в виде пустотелого шнека с отверстиями, на шнеке закреплена вдоль корпуса рейка-скребок, а к патрубку отбора среды на выходе готового жидкого продукта подключен сепаратор, выход с отсепарированной жидкостью которого, через вентили, подключен к входам устройства подготовки перерабатываемой жидкой среды, которое выполнено из последовательно соединенных насоса-экструдера, сборника исходного сырья, электрогидравлической дробилки и смесительной камеры;- a system for accelerated aerobic processing of biomass (RU 2579787 C1, 04/10/2016), which contains a device for preparing the processed liquid medium, a thermostatically controlled housing with nozzles for input of raw materials and selection of the finished product, nozzles for gas input and selection of its excess (in this case, technical oxygen or ozone is used ), a device for aeration from an air blower, a biomass mixer with an electric drive, while the device for aeration is placed in a housing and is made in the form of a hollow screw with holes, a rail-scraper is fixed on the screw along the body, and to the medium sampling pipe at the outlet of the finished liquid product a separator is connected, the outlet with the separated liquid of which, through valves, is connected to the inputs of the device for preparing the processed liquid medium, which is made of a series-connected pump-extruder, a collection of raw materials, an electro-hydraulic crusher and a mixing chamber;

- устройство аэробной ферментации органических отходов (GB2162195A, 29.01.1986), содержащее двойной резервуар, гибкую мембрану (крышку), прикрепленную к верхней части резервуара, и снабженную надувной трубчатой частью, впускное и выпускное отверстия, устройство перемешивания, теплообменник и устройство для снабжения и отвода газа, и дополнительные блоки перемешивания, при этом сырье подвергается поэтапному перемешиванию путем перемещения его через отдельные отсеки резервуара.- device for aerobic fermentation of organic waste (GB2162195A, 01/29/1986), containing a double tank, a flexible membrane (lid) attached to the top of the tank and provided with an inflatable tubular part, an inlet and outlet, a mixing device, a heat exchanger and a device for supplying and gas removal, and additional mixing units, while the raw material is subjected to phased mixing by moving it through separate compartments of the tank.

Недостатками известных технических решений являются сниженная эффективность, использование сжигаемого горючего газа либо технического кислорода и озона в качестве источника подогрева, что в свою очередь повышает вероятность возникновения пожара, и загрязнение окружающей среды.The disadvantages of the known technical solutions are reduced efficiency, the use of combustible gas or technical oxygen and ozone as a source of heating, which in turn increases the likelihood of a fire, and environmental pollution.

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение заключается в повышении эффективности утилизации различных видов помета, трупов животных и птиц, пищевых отходов, отложений бытовых сточных вод, сокращение загрязнения окружающей среды, а также расширение производственной цепочки животноводческих хозяйств, и повышение добавленной стоимости их продукции.The task to be solved by the present invention is to increase the efficiency of disposal of various types of litter, dead animals and birds, food waste, domestic sewage deposits, reduce environmental pollution, as well as expand the production chain of livestock farms, and increase the added value of their products.

Техническим результатом, достигаемым при реализации предлагаемого изобретения, является увеличение производительности ферментера, за счет сокращения времени производственного цикла, обеспечение производственного цикла дополнительной тепловой энергией, расходуемой на собственные нужды предприятия, и сокращение энергозатрат, увеличение срока службы ферментера, путем повышения износостойкости применяемых узлов.The technical result achieved by the implementation of the proposed invention is to increase the productivity of the fermenter by reducing the production cycle time, providing the production cycle with additional thermal energy consumed for the company's own needs, and reducing energy costs, increasing the service life of the fermenter, by increasing the wear resistance of the components used.

Технический результат обеспечивается ферментером для ускоренной переработки отходов животноводства в органическое удобрение, состоящим из контроллера, герметичной цистерны, выполненной в форме цилиндрической емкости, с двойными стенками, при этом внешняя стенка цистерны изготовлена из оцинкованной стали, внутренняя - из нержавеющей стали, а между внешней и внутренней стенкой расположен теплоизолирующий наполнитель, и закрепленной вертикально на основании, содержащем храповый механизм, два гидроцилиндра, два вентилятора, четыре воздушных фильтра и гидростанцию, а также имеющей отверстие загрузки и устройство выгрузки сырья, подъемник для доставки сырья к отверстию загрузки, внутри цистерны вертикально смонтирован вал, выполненный с вертикальным каналом, с закрепленными на нем смешивающими лопастями, расположенными в верхнем, среднем и нижнем уровнях цистерны, при этом лопасти нижнего уровня выполнены с полыми горизонтальными каналами, в нижних стенках которых выполнены отверстия, направленные вертикально вниз, а полость вертикального канала нижней части вала соединена с горизонтальными каналами лопастей нижнего уровня цистерны, и систем магистралей, которые последовательно соединяют цистерну, теплообменник кожухотрубный и дезодоратор, при этом под устройством выгрузки сырья размещен конвейер для приема и отгрузки готовой продукции на склад.The technical result is provided by a fermenter for accelerated processing of animal waste into organic fertilizer, consisting of a controller, a sealed tank made in the form of a cylindrical container with double walls, while the outer wall of the tank is made of galvanized steel, the inner wall is made of stainless steel, and between the outer and the inner wall is a heat-insulating filler, and fixed vertically on a base containing a ratchet mechanism, two hydraulic cylinders, two fans, four air filters and a hydraulic station, as well as having a loading opening and a device for unloading raw materials, a lift for delivering raw materials to the loading opening, inside the tank is vertically mounted a shaft made with a vertical channel, with mixing blades fixed on it, located in the upper, middle and lower levels of the tank, while the blades of the lower level are made with hollow horizontal channels, in the lower walls of which holes are made, guiding vertically downwards, and the cavity of the vertical channel of the lower part of the shaft is connected to the horizontal channels of the blades of the lower level of the tank, and the highway systems that connect the tank in series, the shell-and-tube heat exchanger and the deodorizer, while under the device for unloading raw materials there is a conveyor for receiving and shipping finished products to the warehouse .

В общем виде процесс переработки сырья (отходов, помета и т.д.), в конечный продукт - органическое удобрение, заключается в перемешивании в аэробной среде в одной емкости, и основан на принципе ферментации аэробными бактериями. Бактерии поглощают органические вещества и остаточный белок из экскрементов и трупов птиц и быстро размножаются при определенной температуре, влажности и уровне кислорода. При этом бактерии, поглощая органические вещества из экскрементов и останков птицы, белки и кислород, вырабатывают аммиак, углекислый газ, сероводород, метилмеркаптан и водяной конденсат.In general, the process of processing raw materials (waste, litter, etc.) into the final product - organic fertilizer, consists in mixing in an aerobic environment in one container, and is based on the principle of fermentation by aerobic bacteria. Bacteria take up organic matter and residual protein from bird droppings and carcasses and multiply rapidly under certain temperature, humidity and oxygen levels. At the same time, bacteria, absorbing organic substances from poultry excrement and remains, proteins and oxygen, produce ammonia, carbon dioxide, hydrogen sulfide, methyl mercaptan and water condensate.

На рис. 1-5 представлена конструкция ферментера для ускоренной переработки отходов животноводства в органическое удобрение.On fig. 1-5 shows the design of the fermenter for the accelerated processing of animal waste into organic fertilizer.

Внешний вид и пример монтажа ферментера представлен на рис. 1,2, конструкция, основные элементы и внутреннее устройство ферментера - на рис 3-5.The appearance and example of mounting the fermenter is shown in fig. 1.2, design, main elements and internal structure of the fermenter - in Figure 3-5.

Ферментер состоит из бетонного фундамента 19 (рис.4), периметром 6х9 м, на котором установлено основание 20 (рис.4). На основание устанавливается, и, способом болтового соединения, крепится цистерна 7 (рис.4), выполненная в форме цилиндрической емкости, объемом 102 м³, диаметром 6000 мм и высотой 8846 мм, смонтированная вертикально на основании. Цистерна 7 имеет отверстие загрузки 13 (рис.4) в верхнем основании цилиндрической емкости для подачи сырья внутрь, а также - устройство выгрузки сырья 24 (рис.3.3) в нижнем основании цилиндрической емкости, для выгрузки материала, прошедшего плановый цикл ферментации. По периметру верхнего края цистерны, способом ручной дуговой сварки, установлено ограждение 10 верхней площадки 12 (рис.3.1). Также на верхнем основании цистерны на четырех несущих металлических опорах смонтирована крыша 11 (рис.3.1 и рис.4), препятствующая попаданию осадков внутрь цистерны. Способом ручной дуговой сварки и способом болтового соединения к краю верхнего основания цистерны крепится лестница 2 (рис.3.1), предназначенная для выполнения персоналом ежедневных работ по эксплуатации и обслуживанию ферментера. Внутри цистерны вертикально смонтирован вал 23 (рис.5) с закрепленными на нем смешивающими лопастями 17.1-17.11 (рис.5), расположенными на трех уровнях цистерны (верхнем, среднем и нижнем). Во внутреннем пространстве основания размещается машинное отделение, состоящее из: храпового механизма 4 (рис.3.1 и рис.5), двух гидроцилиндров 5 (рис.3.1 и рис.5), двух вентиляторов 3 (рис.3.1 и рис.5), четырех воздушных фильтров 16 (рис.5), гидростанции 14 (рис.3.2 и рис.5), при этом два гидроцилиндра, два вентилятора, четыре воздушных фильтра и гидростанция крепятся к каркасу основания 6 (рис.5), во внутреннем пространстве, способом болтовых соединений. На поверхности цистерны способом болтового соединения смонтирован подъемник 8 (рис.3.1 и рис.4) для доставки сырья к отверстию загрузки, который включает в себя ковш 22 (рис.4), а также - гидравлический подъемник 21 (рис.4), оснащенный собственным вертикальным гидроцилиндром, обеспечивающим подъем и опускание ковша. Теплообменник кожухотрубный 1 (рис.3.1 и рис.4), установлен на фундаменте, соединен поливинилхлоридными (ПВХ) магистралями 25 (рис. 3.3 и рис. 4) с внутренним пространством основания 20 и цистерной 7, и полипропиленовой (ПП) магистралью 26 (рис. 3.1, рис. 3.3 и рис. 4) с верхней частью цистерны 7 и дезодоратором 18 (рис.4). Дезодоратор 18, установленный на фундаменте, связанный с теплообменником кожухотрубным 1 ПП - магистралью 26, предназначен для очистки загрязненного воздуха. Также, на поверхности фундамента устанавливается контроллер 9 (рис.3.1 и рис.4), выполняющий функцию шкафа управления ферментером. Конвейер 15 (рис.3.2), предназначенный для выгрузки готового сырья размещается к цистерне, при этом нижняя часть конвейера располагается непосредственно под отверстием выгрузки.The fermenter consists of a concrete foundation 19 (Fig. 4), with a perimeter of 6x9 m, on which a base 20 is installed (Fig. 4). A cistern 7 (Fig. 4), made in the form of a cylindrical tank, with a volume of 102 m ³ , a diameter of 6000 mm and a height of 8846 mm, is mounted vertically on the base. The tank 7 has a loading hole 13 (Fig. 4) in the upper base of the cylindrical container for feeding raw materials inside, as well as a device for unloading raw materials 24 (Fig. 3.3) in the lower base of the cylindrical container, for unloading the material that has passed the planned fermentation cycle. Along the perimeter of the upper edge of the tank, by manual arc welding, a fence 10 of the upper platform 12 is installed (Fig. 3.1). Also, on the upper base of the tank on four load-bearing metal supports, a roof 11 is mounted (Fig. 3.1 and Fig. 4), which prevents precipitation from entering the tank. Ladder 2 (Fig. 3.1) is attached to the edge of the upper base of the tank by manual arc welding and bolting. Inside the tank, a shaft 23 (Fig. 5) is vertically mounted with mixing blades 17.1-17.11 (Fig. 5) fixed on it, located at three levels of the tank (upper, middle and lower). In the inner space of the base there is an engine room, consisting of: a ratchet mechanism 4 (Fig.3.1 and Fig.5), two hydraulic cylinders 5 (Fig.3.1 and Fig.5), two fans 3 (Fig.3.1 and Fig.5), four air filters 16 (Fig. 5), hydraulic station 14 (Fig. 3.2 and Fig. 5), while two hydraulic cylinders, two fans, four air filters and a hydraulic station are attached to the base frame 6 (Fig. 5), in the internal space, bolted connection method. On the surface of the tank, a lift 8 (Fig. 3.1 and Fig. 4) is mounted by means of a bolted connection to deliver raw materials to the loading opening, which includes a bucket 22 (Fig. 4), as well as a hydraulic lift 21 (Fig. 4), equipped with own vertical hydraulic cylinder that provides lifting and lowering of the bucket. Shell-and-tube heat exchanger 1 (Fig. 3.1 and Fig. 4), installed on the foundation, connected by polyvinyl chloride (PVC) lines 25 (Fig. 3.3 and Fig. 4) with the internal space of the base 20 and tank 7, and polypropylene (PP) line 26 ( Fig. 3.1, Fig. 3.3 and Fig. 4) with the upper part of the tank 7 and deodorizer 18 (Fig. 4). The deodorizer 18, installed on the foundation, connected with the shell-and-tube heat exchanger 1 PP - line 26, is designed to purify polluted air. Also, controller 9 (Fig. 3.1 and Fig. 4) is installed on the surface of the foundation, which acts as a control cabinet for the fermenter. Conveyor 15 (Fig. 3.2), designed to unload finished raw materials, is placed next to the tank, while the lower part of the conveyor is located directly under the unloading opening.

Общая характеристика элементов конструкции ферментера для ускоренной переработки отходов животноводства в органическое удобрение, представленных на рис.3-5:General characteristics of the design elements of the fermenter for the accelerated processing of animal waste into organic fertilizer, shown in Fig. 3-5:

- цистерна 7 (рис.4), полностью герметична, процесс брожения, протекающий внутри пространства цистерны, не подвержен влиянию температуры окружающей среды, что позволяет обеспечить непрерывный круглогодичный производственный цикл и достичь промышленных стандартов производства удобрения из перегноя. Герметичность цистерны 7 не дает газам, образующимся в процессе ферментации, проникнуть в окружающую среду, и исключает опасность вторичного загрязнения. Цистерна 7 выполнена с цельным стальным дном и боковыми поверхностями с двойными стенками, при этом внешняя стенка изготовлена из оцинкованной стали, внутренняя - из нержавеющей стали, а между внешней и внутренней стенкой размещен путем заливки теплоизолирующий наполнитель. В качестве наполнителя используется заливной закрытоячеистый пенополиуретан, обладающий плотностью ≥45кг/м³. Данный материал отличается низким коэффициентом теплопроводности, устойчивостью к воздействиям влажной среды, а также характеризуется упругой и однородной структурой. Совокупность указанных конструктивных особенностей цистерны 7 гарантирует пользователю соблюдение температурного режима, повышающего эффективность производственного цикла, а также обеспечивает непрерывный круглогодичный цикл эффективной ферментации сырья. Сильное разрежение, существующее во внутреннем пространстве цистерны 7 (относительно внешнего пространства, окружающего корпус цистерны) активно препятствует утечкам газовой смеси из отверстия загрузки и отверстия выгрузки, гарантируя герметичность цистерны 7. Разрежение обеспечивается непрерывной работой вытяжного мотора, установленного в верхней части теплообменника и предназначенного для перемещения массы загрязненной газовой смеси из внутреннего пространства цистерны 7 в теплообменник 1 и далее - в дезодоратор 18 по ПП - магистрали 26.- tank 7 (Fig. 4), completely sealed, the fermentation process inside the tank space is not affected by the ambient temperature, which allows for a continuous year-round production cycle and to achieve industrial standards for the production of fertilizer from humus. The tightness of the tank 7 prevents the gases generated during the fermentation from entering the environment and eliminates the risk of secondary pollution. The tank 7 is made with a solid steel bottom and side surfaces with double walls, while the outer wall is made of galvanized steel, the inner wall is made of stainless steel, and a heat-insulating filler is placed between the outer and inner walls by pouring. As a filler, a filler closed-cell polyurethane foam with a density of ≥45kg/m ³ is used. This material is characterized by a low coefficient of thermal conductivity, resistance to the effects of a humid environment, and is also characterized by an elastic and uniform structure. The combination of these design features of the tank 7 guarantees the user compliance with the temperature regime, which increases the efficiency of the production cycle, and also provides a continuous year-round cycle of efficient fermentation of raw materials. The strong negative pressure that exists in the internal space of the tank 7 (relative to the external space surrounding the tank body) actively prevents the leakage of the gas mixture from the loading and unloading openings, guaranteeing the tightness of the tank 7. The vacuum is provided by the continuous operation of the exhaust motor installed in the upper part of the heat exchanger and designed to moving the mass of the contaminated gas mixture from the interior of the tank 7 to the heat exchanger 1 and then to the deodorizer 18 along the PP - line 26.

- смешивающие лопасти 17.1-17.11 (рис.5) предназначены для перемешивания сырья и подачи воздушной смеси, при этом смешивающие лопасти 17.1-17.5, расположенные внутри пространства цистерны 7 на первом (нижнем) уровне, предназначены как для перемешивания массы ферментируемого сырья, так и для подачи внутрь пространства цистерны 7 воздушной смеси, прошедшей через четыре фильтра воздушной очистки 16 и обогащенной необходимым количеством кислорода и тепловой энергии. В каждой из этих лопастей организованы полые горизонтальные каналы, а в нижних стенках каналов выполнены отверстия, направленные вертикально вниз и сообщающиеся с пространством цистерны в нижнем уровне. Таким образом, реализована функция питания массы ферментируемого материала кислородом и теплом для обеспечения эффективности процесса ферментации, и сокращения времени на ферментацию сырья. Смешивающие лопасти 17.6-17.11, выше первого (нижнего) уровня цистерны 7, расположенные в среднем и верхнем уровнях, служат лишь для механического перемешивания массы сырья и не имеют питающих воздушных каналов. Размещение лопастей внутри пространства цистерны 7 на различных высотных уровнях позволяет повысить эффективность производственного цикла работы ферментера за счет исключения образования зон застоя сырьевого материала и снижения скоплений вредной для аэробных бактерий микрофлоры.- mixing blades 17.1-17.11 (Fig. 5) are designed for mixing raw materials and supplying an air mixture, while mixing blades 17.1-17.5, located inside the space of the tank 7 at the first (lower) level, are designed both for mixing the mass of the fermented raw material, and to supply inside the space of the tank 7 an air mixture that has passed through four air purification filters 16 and enriched with the necessary amount of oxygen and thermal energy. Hollow horizontal channels are organized in each of these blades, and holes are made in the lower walls of the channels, directed vertically downwards and communicating with the space of the tank in the lower level. Thus, the function of supplying the mass of fermented material with oxygen and heat has been implemented to ensure the efficiency of the fermentation process, and reduce the time for fermentation of raw materials. Mixing blades 17.6-17.11, above the first (lower) level of the tank 7, located in the middle and upper levels, serve only for mechanical mixing of the raw material mass and do not have air supply channels. The placement of the blades inside the space of the tank 7 at different altitude levels makes it possible to increase the efficiency of the production cycle of the fermenter by eliminating the formation of stagnation zones of the raw material and reducing the accumulation of microflora harmful to aerobic bacteria.

- теплообменник кожухотрубный 1 (рис.4), позволяет повторно использовать тепло, генерируемое в процессе ферментации, и предназначен для передачи тепловой энергии нагретой загрязненной газовой смеси, отводимой из внутреннего пространства цистерны 7, через него по ПП-магистрали 26, диаметром 315 мм, к дезодоратору 18. Тепловая энергия передается массе прохладной воздушной смеси, богатой кислородом, прошедшей через четыре фильтра воздушной очистки 16 и возвращаемой в подогретом состоянии из теплообменника 1 по ПВХ-магистралям 25, диаметром 160 мм, обратно во внутреннее пространство цистерны 7. Теплообменник 1, выполненный на трех опорных стойках, имеет высокую устойчивость к опрокидыванию и размещается на фундаменте без каких-либо дополнительных крепежных элементов.- shell-and-tube heat exchanger 1 (Fig. 4), allows you to reuse the heat generated during the fermentation process, and is designed to transfer thermal energy of the heated contaminated gas mixture removed from the interior of the tank 7, through it along the PP-line 26, with a diameter of 315 mm, to the deodorizer 18. Thermal energy is transferred to the mass of cool air mixture, rich in oxygen, which has passed through four air cleaning filters 16 and returned in a heated state from the heat exchanger 1 through PVC lines 25, with a diameter of 160 mm, back to the interior of the tank 7. Heat exchanger 1, made on three supporting posts, it has a high resistance to overturning and is placed on the foundation without any additional fasteners.

- контроллер 9 (рис.4) обеспечивает функцию как ручного, так и автоматического управления работой ферментера. Внутри контроллера располагается процессор, электрические пускатели и электрические автоматы защиты, при этом при помощи процессора, обеспечивается в автоматическом режиме исполнение машинных функций управления работой ферментера.- controller 9 (Fig. 4) provides the function of both manual and automatic control of the fermenter. Inside the controller there is a processor, electric starters and electric circuit breakers, while using the processor, the execution of machine functions for controlling the operation of the fermenter is ensured in automatic mode.

- гидроцилиндры 5 (рис.5), размещены в ферментере, во внутреннем пространстве основания 20. Пара гидроцилиндров создаёт приложение пары сил для вращения основного вала 23, что позволяет ферментеру работать при полной загрузке цистерны 7 сырьем, и обеспечивает высокую надежность работы ферментера.- hydraulic cylinders 5 (Fig. 5) are located in the fermenter, in the internal space of the base 20. A pair of hydraulic cylinders creates the application of a pair of forces to rotate the main shaft 23, which allows the fermenter to operate when the tank 7 is fully loaded with raw materials, and ensures high reliability of the fermenter.

- вентиляторы 3 (рис.5), расположены во внутреннем пространстве основания. Пара вентиляторов непрерывно подает по ПВХ-магистралям 25, и далее по вертикальному воздушному каналу основного вала 23 и смешивающим лопастям 17.1-17.5 первого (нижнего) уровня, внутрь пространства цистерны 7, воздух, содержащий необходимые для ферментации кислород и тепло. До подачи внутрь пространства цистерны 7 воздух проходит через четыре воздушных фильтра 16, улавливающих пыль и иные механические примеси. Пара вентиляторов 3, расположенных во внутреннем пространстве основания 20, предназначена для обеспечения принудительного наддува воздушной смеси, обогащенной кислородом и теплом, по воздушным каналам смешивающих лопастей 17.1-17.5 первого (нижнего) уровня внутрь пространства цистерны.- fans 3 (Fig. 5), located in the inner space of the base. A pair of fans continuously feeds through PVC lines 25, and further along the vertical air channel of the main shaft 23 and mixing blades 17.1-17.5 of the first (lower) level, into the space of the tank 7, air containing oxygen and heat necessary for fermentation. Before entering the space of the tank 7, the air passes through four air filters 16, which trap dust and other mechanical impurities. A pair of fans 3, located in the internal space of the base 20, is designed to provide forced pressurization of an air mixture enriched with oxygen and heat through the air channels of the mixing blades 17.1-17.5 of the first (lower) level inside the tank space.

- устройство выгрузки сырья 24 (рис.3.3) представляет собой металлическую подвижную заслонку, размещенную в плоскости нижнего основания во внутреннем пространстве цистерны 7, перемещаемую над отверстием выгрузки 13 под действием усилия гидроцилиндра 5 в положение «открыто» или «закрыто». Органическое удобрение, полученное в результате завершенной ферментации, выгружается из емкости на ленточный конвейер 15 через окно выгрузки 13, расположенное в днище цистерны 7.- raw material unloading device 24 (Fig. 3.3) is a metal movable damper placed in the plane of the lower base in the inner space of the tank 7, moved above the unloading opening 13 under the action of the force of the hydraulic cylinder 5 to the "open" or "closed" position. The organic fertilizer obtained as a result of the completed fermentation is unloaded from the tank onto the belt conveyor 15 through the unloading window 13 located at the bottom of the tank 7.

- конвейер выгрузки сырья 15 (рис. 3.2) представляет собой наклонный ленточный транспортер. Нижняя часть конвейера выгрузки сырья располагается непосредственно под устройством выгрузки сырья 24 и не имеет жесткого крепления (механической связи) с основанием 20 ферментера. Конвейер 15 предназначен для приема готовой продукции из отверстия выгрузки 13 и дальнейшего перемещения ее для складирования в вентилируемом закрытом помещении или на открытой площадке под навесом.- raw material unloading conveyor 15 (Fig. 3.2) is an inclined belt conveyor. The lower part of the raw material unloading conveyor is located directly under the raw material unloading device 24 and does not have a rigid attachment (mechanical connection) with the base 20 of the fermenter. Conveyor 15 is designed to receive finished products from the discharge opening 13 and further move them for storage in a ventilated indoor area or in an open area under a canopy.

- дезодоратор 18 (рис.4) предназначен для дезодорации и обеззараживания воздуха, поступающего из внутреннего пространства теплообменника 1, и позволяет эффективно нейтрализовать аммиак и другие ядовитые газы (метилмеркаптан, сероводород), образующиеся в процессе ферментации. В процессе размножения ферментирующие бактерии поглощают органические газы в качестве питательных веществ и разлагают вредные примеси, содержащиеся в этих газах на углекислый газ и воду. Диапазон концентраций для использования системы относительно широкий, процесс эксплуатации простой, вторичное загрязнение практически исключено. При этом, чем длительнее непрерывный ферментационный цикл, тем более эффективной и стабильной будет усвоение и переработка газов бактериями. После обработки в дезодораторе 18 очищенный воздух выводится из верхней части дезодоратора 18 в пространство окружающей среды.- deodorizer 18 (Fig. 4) is designed for deodorization and disinfection of the air coming from the internal space of the heat exchanger 1, and allows you to effectively neutralize ammonia and other toxic gases (methyl mercaptan, hydrogen sulfide) formed during the fermentation process. In the process of reproduction, fermenting bacteria absorb organic gases as nutrients and decompose the harmful impurities contained in these gases into carbon dioxide and water. The concentration range for using the system is relatively wide, the operation is simple, and secondary pollution is practically excluded. At the same time, the longer the continuous fermentation cycle, the more efficient and stable will be the assimilation and processing of gases by bacteria. After treatment in the deodorizer 18, the purified air is discharged from the top of the deodorizer 18 into the environment.

Все контактирующие с сырьем детали вала 23 и лопастей 17.1-17.11 выполнены из стали марки Q235B, обладающей высоким пределом текучести, высокой прочностью на разрыв, а также износостойкостью, что предотвращает коррозию и увеличивает срок службы ферментера, а благодаря использованию заливного закрытоячеистого пенополиуретана в качестве теплоизолирующего материала, данный ферментер может работать при высокой влажности, в холодном климате и горных районах с неровностями ландшафта.All parts of the shaft 23 and blades 17.1-17.11 in contact with the raw material are made of Q235B steel, which has a high yield strength, high tensile strength, and wear resistance, which prevents corrosion and increases the service life of the fermenter, and due to the use of filled closed-cell polyurethane foam as a heat insulating material, this fermenter can work in high humidity, cold climates and mountainous areas with uneven terrain.

При первом запуске ферментера к загружаемому сырью требуется добавить ферментирующие бактерии. При последующих загрузках, повторное внесение бактерий не требуется, бактерии внутри емкости обеспечивают непрерывную ферментацию. В дальнейшем необходимо ежесуточно догружать сырье, чтобы в емкости оптимально сочетались и поддерживались: уровень наполнения, процесс эффективного перемешивания, а также температурно-влажностный режим и режим приточно-вытяжной вентиляции, являющиеся необходимыми условиями для обеспечения жизнедеятельности ферментирующих бактерий. При этом максимальная скорость размножения ферментирующих бактерий обеспечит ферментацию отходов животноводства.When starting the fermenter for the first time, fermenting bacteria must be added to the feedstock. With subsequent loadings, re-introduction of bacteria is not required, the bacteria inside the tank ensure continuous fermentation. In the future, it is necessary to replenish the raw materials daily so that the following are optimally combined and maintained in the tank: the filling level, the process of effective mixing, as well as the temperature and humidity conditions and the mode of supply and exhaust ventilation, which are necessary conditions for ensuring the vital activity of fermenting bacteria. At the same time, the maximum reproduction rate of fermenting bacteria will ensure the fermentation of animal waste.

Последовательность цикла ферментации заключается в следующем:The sequence of the fermentation cycle is as follows:

Перед первой загрузкой сырья (непосредственно после завершения монтажа ферментера) путем визуального считывания данных, выводимых на панель отображения информации контроллера 9, персонал производит проверку параметров рабочего цикла ферментера, заданных изначально заводом-изготовителем, таким образом, чтобы в автоматическом режиме, вал 23 и смешивающие лопасти 17.1-17.11 совершали круговое вращение в следующем рабочем цикле: «период движения смешивания 548 секунд - период покоя 400 секунд». В течение 365 дней данный рабочий цикл является основным, а его временные параметры, выраженные в секундах, не подлежат корректировкам и фиксируются в качестве оптимальных, обеспечивающих успешное протекание суточного цикла ферментации. По истечении 365 дней эксплуатации ферментер полностью освобождается от продукции и сырья, находящихся внутри цистерны 7 и останавливается для проведения работ по плановому ежегодному обслуживанию. Плановое ежегодное обслуживание занимает 4-5 рабочих дней.Before the first loading of raw materials (immediately after the completion of the installation of the fermenter) by visual reading of the data displayed on the information display panel of the controller 9, the personnel checks the parameters of the fermenter working cycle, set initially by the manufacturer, so that in automatic mode, the shaft 23 and mixing the blades 17.1-17.11 made a circular rotation in the following working cycle: "mixing movement period 548 seconds - rest period 400 seconds". For 365 days, this operating cycle is the main one, and its time parameters, expressed in seconds, are not subject to adjustments and are fixed as optimal, ensuring the successful completion of the daily fermentation cycle. After 365 days of operation, the fermenter is completely freed from products and raw materials inside the tank 7 and stops for scheduled annual maintenance work. Scheduled annual maintenance takes 4-5 business days.

Сырье для ферментации загружается в ковш 22 и с помощью подъемника 8 через отверстие загрузки 13 выгружается в цистерну 7. При запуске рабочего цикла храповый механизм 4, приводимый в движение толкающими штоками пары основных гидроцилиндров 5, передает воздействие пары сил на вал 23 для вращения смешивающих лопастей 17.1-17.11, причем смешивающие лопасти 17.1-17.5, обеспечивают не только перемешивание, но и питание массы ферментируемого материала кислородом и теплом для обеспечения заданной эффективности процесса ферментации, далее вентиляторы 3 и ПВХ-магистраль 25 обеспечивает непрерывный наддув и подачу воздуха через полость вертикального канала нижней части вала 23 в горизонтальные каналы лопастей 17.1-17.5 нижнего уровня цистерны 7 для запуска и поддержания непрерывного цикла аэробной реакции внутри ферментера. Чистый холодный воздух, перемещается по ПВХ-магистрали 25 из внутреннего пространства основания 20 во внутреннее пространство теплообменника кожухотрубного 1, принудительно подогревается в пространстве теплообменника 1 и нагнетается внутрь цистерны 7. При принудительной подаче воздуха по ПВХ-магистралям 25 внутрь емкости, активируется аэробная реакция, сырье нагревается до 45°С, начинается рост бактерий, а при последующем возрастании температуры до 60-70°С осуществляется процесс ферментации. Последовательность заключается в следующем: при 45-70°С происходит размножение бактерий; при температуре 60-70°С (непосредственно процесс активной ферментации) уничтожаются вредные и патогенные бактерии, личинки паразитов и другие опасные элементы из экскрементов и трупов сельскохозяйственных животных, а полезные бактерии при такой температуре, влажности и кислотности продолжают существование. При этом, излишнее тепло и влага отводятся из внутреннего пространства цистерны 7 в теплообменник кожухотрубный 1, а загрязненный воздух из теплообменника 1 перемещается далее по ПП-магистрали 26 в дезодоратор 18, где проходит фазу водяного фильтрования до полной нейтрализации запаха аммиака. В дезодораторе 18, отдавшая значительную часть тепла загрязненная газовая смесь, перемещаемая в его внутреннее пространство методом принудительного наддува, эффективно очищается от аммиака, сероводорода и метилмеркаптана методом мокрой физической абсорбции. В качестве поглотителя используется вода. Далее, при добавлении свежих экскрементов и трупов сельскохозяйственных животных в цистерну 7, процесс ферментации и обеззараживания этих отходов развивается исключительно за счет ферментирующих бактерий, без необходимости внесения дополнительных химических веществ и активирующих добавок. Внутреннее пространство цистерны 7 условно разделено на три уровня: верхний уровень внутреннего пространства цистерны 7 - это свежее, недавно загруженное сырье, средний уровень внутреннего пространства цистерны 7 - уровень органического материала, находящегося в стадии активной ферментации, нижний уровень внутреннего пространства цистерны 7 занимает готовый к выгрузке продукт. Далее готовый к выгрузке продукт через устройство выгрузки сырья 24 поступает на конвейер выгрузки сырья 15, который перемещает готовый продукт на склад.The raw material for fermentation is loaded into the bucket 22 and with the help of a lifter 8 through the loading hole 13 is unloaded into the tank 7. When the working cycle is started, the ratchet mechanism 4, driven by the pushing rods of a pair of main hydraulic cylinders 5, transfers the impact of a pair of forces to the shaft 23 to rotate the mixing blades 17.1-17.11, moreover, the mixing blades 17.1-17.5 provide not only mixing, but also the supply of the mass of fermented material with oxygen and heat to ensure the desired efficiency of the fermentation process, then fans 3 and PVC line 25 provide continuous pressurization and air supply through the cavity of the vertical channel the lower part of the shaft 23 into the horizontal channels of the blades 17.1-17.5 of the lower level of the tank 7 to start and maintain a continuous cycle of aerobic reaction inside the fermenter. Clean cold air moves through the PVC line 25 from the internal space of the base 20 into the internal space of the shell-and-tube heat exchanger 1, is forcibly heated in the space of the heat exchanger 1 and is forced into the tank 7. When forced air is supplied through the PVC lines 25 into the tank, an aerobic reaction is activated, the raw material is heated up to 45°C, the growth of bacteria begins, and with a subsequent increase in temperature to 60-70°C, the fermentation process is carried out. The sequence is as follows: at 45-70°C bacteria multiply; at a temperature of 60-70 ° C (directly the process of active fermentation), harmful and pathogenic bacteria, parasite larvae and other dangerous elements from the excrement and corpses of farm animals are destroyed, and beneficial bacteria continue to exist at this temperature, humidity and acidity. At the same time, excess heat and moisture are removed from the interior of the tank 7 to the shell-and-tube heat exchanger 1, and the polluted air from the heat exchanger 1 moves further along the PP-line 26 to the deodorizer 18, where it passes the water filtration phase until the ammonia smell is completely neutralized. In the deodorizer 18, the polluted gas mixture, which has given off a significant part of the heat, is moved into its internal space by the forced air blowing method, and is effectively cleaned of ammonia, hydrogen sulfide and methyl mercaptan by the wet physical absorption method. Water is used as an absorbent. Further, when fresh excrement and corpses of farm animals are added to tank 7, the process of fermentation and disinfection of these wastes develops exclusively due to fermenting bacteria, without the need to add additional chemicals and activating additives. The internal space of the tank 7 is conditionally divided into three levels: the upper level of the internal space of the tank 7 is fresh, recently loaded raw materials, the middle level of the internal space of the tank 7 is the level of organic material that is in the stage of active fermentation, the lower level of the internal space of the tank 7 is ready for unloading the product. Next, the product ready for unloading through the raw material unloading device 24 enters the raw material unloading conveyor 15, which moves the finished product to the warehouse.

Таким образом, в ферментере для ускоренной переработки отходов животноводства в органическое удобрение за счет тепловой энергии, получаемой от одного носителя и передаваемой во внутреннем пространстве теплообменника 1 другому носителю, и многократно используемой в цистерне 7 для эффективной ферментации, обеспечивается снижение общего расхода электроэнергии и повышение энергоэффективности ферментера. При этом, дополнительно, в случаях, когда сборка и монтаж ферментера произведены не на открытой местности, а в специально возведенных (либо реконструированных для этой цели) зданиях и сооружениях, ПП-магистрали 26, отводящие загрязненный воздух от внутреннего пространства цистерны 7 к теплообменнику 1, а затем - к дезодоратору 18, позволяют успешно обогревать пространства закрытых помещений, поскольку обладают высокой теплопроводностью и также способствуют повышению энергоэффективности ферментера. Кроме того, реализованный в предлагаемом ферментере цикл подогрева и очистки воздуха, без дополнительной стимуляции процесса с применением сторонних газов, способствует уменьшению загрязнения окружающей среды за счет существенного снижения вредных выбросов.Thus, in the fermenter for the accelerated processing of animal waste into organic fertilizer due to the thermal energy received from one carrier and transferred in the internal space of the heat exchanger 1 to another carrier, and reused in the tank 7 for efficient fermentation, the total energy consumption is reduced and energy efficiency is increased. fermenter. At the same time, in addition, in cases where the assembly and installation of the fermenter was carried out not in an open area, but in specially erected (or reconstructed for this purpose) buildings and structures, PP-mains 26, which remove polluted air from the interior of the tank 7 to the heat exchanger 1 , and then to the deodorizer 18, allow you to successfully heat indoor spaces, because they have high thermal conductivity and also help to increase the energy efficiency of the fermenter. In addition, the air heating and purification cycle implemented in the proposed fermenter, without additional stimulation of the process with the use of third-party gases, helps to reduce environmental pollution by significantly reducing harmful emissions.

Основные технические характеристики ферментера:The main technical characteristics of the fermenter:

высота бака (мм) - 5500; tank height (mm) - 5500;

внутренний объем (м³) - 102;internal volume (m ³ ) - 102;

общий вес (т) - не менее 28;total weight (t) - not less than 28;

объем бункера (м³) - 1,3;bunker volume (m ³ ) - 1.3;

пропускная способность (м³/день) - 10-15 (включая отходы навоза иthroughput (m ³ / day) - 10-15 (including manure waste and

птицы с влажностью 70%);birds with a humidity of 70%);

производительность (м³/день) - 4-5 (с влажностью около 30-35%);productivity (m ³ / day) - 4-5 (with a humidity of about 30-35%);

источник питания - 380V, 50Hz;power supply - 380V, 50Hz;

нижний вентилятор (Kw) - 22;bottom fan (Kw) - 22;

гидравлическая станция (Kw) - 9,7;hydraulic station (Kw) - 9.7;

вентилятор с принудительной тягой (Kw) - 3;forced draft fan (Kw) - 3;

установка силовая с подогревом (КВт) - 40,9;power plant with heating (KW) - 40.9;

рабочая мощность (КВт) - около 25.working power (KW) - about 25.

Совокупность признаков заявленного технического решения позволяет сократить время, затрачиваемое на производство органического удобрения, обеспечить производственный цикл дополнительной тепловой энергией, что в общем приводит к снижению расхода энергии, затрачиваемой на изготовление конечного продукта.The set of features of the claimed technical solution allows to reduce the time spent on the production of organic fertilizer, to provide the production cycle with additional thermal energy, which generally leads to a reduction in energy consumption spent on the manufacture of the final product.

Ежедневная выгрузка при внесении 10-15 м³ свежего помета влажностью 70%, составит 4-5 м³ готового удобрения. Полученный после ферментации субстрат можно использовать напрямую как удобрение или в сочетании с другим органическим удобрением.Daily unloading when applying 10-15 m ^{3 of} fresh manure with a moisture content of 70%, will be 4-5 m ^{3 of} finished fertilizer. The substrate obtained after fermentation can be used directly as fertilizer or in combination with other organic fertilizer.

При использовании заявленного изобретения, в результате успешной ферментации, предприятие-изготовитель получает удобрение высокого качества, предназначенное для внесения в почвы сельскохозяйственных полей, фруктовых садов и для использования в процессах рекультивации почв.When using the claimed invention, as a result of successful fermentation, the manufacturer receives a high quality fertilizer intended for application to the soil of agricultural fields, orchards and for use in soil reclamation processes.

Claims

1. Fermenter for accelerated processing of animal waste into organic fertilizer, consisting of a controller, a sealed tank made in the form of a cylindrical container with double walls, while the outer wall of the tank is made of galvanized steel, the inner wall is made of stainless steel, and between the outer and inner the walls contain a heat-insulating filler, and fixed vertically on a base containing a ratchet mechanism, two hydraulic cylinders, two fans, four air filters and a hydraulic station, as well as having a loading opening and a device for unloading raw materials, an elevator for delivering raw materials to the loading opening, a shaft is vertically mounted inside the tank , made with a vertical channel, with mixing blades fixed on it, located in the upper, middle and lower levels of the tank, while the blades of the lower level are made with hollow horizontal channels, in the lower walls of which there are holes directed vertically downwards, and the cavity the vertical channel of the lower part of the shaft is connected to the horizontal channels of the blades of the lower level of the tank;

2. The fermenter according to claim 1, characterized in that the loading opening is located in the upper base of the tank, and the raw material unloading device is in the lower base.

3. The fermenter according to claim 1, characterized in that the device for unloading raw materials is a metal movable damper placed in the plane of the lower base in the inner space of the tank, moving above the unloading opening under the action of the force of the hydraulic cylinder to the "open" or "closed" position.

4. The fermenter according to claim 1, characterized in that the lift for the delivery of raw materials consists of a bucket and a hydraulic lift that provides lifting and lowering of the bucket.

5. Fermenter according to claim 1, characterized in that the line systems consist of PVC and polypropylene lines.

6. The fermenter according to claim 1, characterized in that the raw material unloading conveyor is an inclined belt conveyor.

7. The fermenter according to claim 1, characterized in that the controller contains a processor, electric starters and electric circuit breakers that provide, in automatic mode, the execution of machine functions for controlling the operation of the fermenter.