close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY11329

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2008.12.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
C 02F 1/48
C 02F 3/28
C 02F 11/04
МЕТАНТЕНК ДЛЯ ЭЛЕКТРОБИОКОНВЕРСИИ
ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ
(21) Номер заявки: a 20060375
(22) 2006.04.20
(43) 2007.12.30
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Белорусский государственный аграрный технический университет"
(BY)
(72) Авторы: Баран Александр Николаевич; Дупанов Анатолий Валерьевич
(BY)
BY 11329 C1 2008.12.30
BY (11) 11329
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Учреждение образования "Белорусский государственный
аграрный технический университет"
(BY)
(56) SU 829589, 1981.
RU 2073401 C1, 1997.
RU 2207325 C2, 2003.
SU 791652, 1980.
JP 58064200 A, 1983.
JP 2005125172 A, 2005.
(57)
Метантенк для электробиоконверсии органических отходов, содержащий резервуар с
цилиндрическим корпусом, коническим днищем и куполом, патрубок подвода органических
отходов с его выходным участком, трубопровод отвода сброженного осадка из сборника
осадка, установленные сверху купола, газосборник с газосборным патрубком, электродную систему, отличающийся тем, что содержит закрепленную на куполе и не доходящую
до днища резервуара концентрическую перегородку-электрод, разделяющую резервуар на
внешнюю и внутреннюю камеры сбраживания; расположенный в нижней части резервуара
разделительный элемент, образующий сборник осадка и выполненный в виде усеченного
конуса, который своим большим основанием прикреплен к стенке резервуара, а меньшим
основанием обращен к днищу резервуара, при этом диаметр меньшего основания разделительного элемента выполнен меньше диаметра концентрической перегородки-электрода;
расположенные в верхней части разделительного элемента патрубки отвода биогаза из-под
разделительного элемента во внутреннюю камеру резервуара; патрубок отвода биогаза из
внешней камеры; выходной участок патрубка подвода органических отходов расположен
Фиг. 1
BY 11329 C1 2008.12.30
во внешней камере резервуара и выполнен в виде разнонаправленных отводов для обеспечения перемешивания сбраживаемых отходов; электродная система образована цилиндрическим корпусом резервуара, концентрической перегородкой-электродом и дополнительным
нулевым электродом, установленным во внутренней камере резервуара и выполненным из
нержавеющей стали.
Изобретение относится к области канализации и преимущественно предназначено для
использования в сельском хозяйстве на животноводческих и птицеводческих фермах для
анаэробного сбраживания различных органических отходов с производством из них высококалорийного биогаза и высококачественных обеззараженных от патогенной микрофлоры и семян сорняков органических удобрений.
Известна биоэнергетическая установка [1], которая содержит резервуар с цилиндрическим корпусом и коническим днищем, купол с закрепленной и не доходящей до дна резервуара концентрической перегородкой, разделяющей резервуар на внешнюю и внутреннюю
камеры сбраживания, расположенный в нижней части резервуара разделительный элемент, выполненный в виде усеченного конуса, образующий сборник осадка с трубопроводом его отвода, средство перемешивания сбраживаемых отходов, патрубок подвода
органических отходов с его выходным участком и патрубки отвода биогаза из внешней и
внутренней камер и газосборное устройство с газосборным патрубком. Анаэробное сбраживание органических отходов в данном метантенке осуществляется последовательно во
внешней и во внутренней камерах, а перемешивание сбраживаемых отходов во внешней
камере осуществляется путем подачи в нее вводимых в метантенк органических отходов.
В резервуаре метантенка на куполе закреплена не доходящая до днища концентрическая
перегородка, образующая сообщающиеся снизу внешнюю и внутреннюю камеры, расположенный в нижней части резервуара и разделяющий камеры элемент выполнен в виде
усеченного конуса с прикреплением большего его основания к боковым стенкам корпуса,
а меньшим - обращен с линии резервуара. Диаметр меньшего основания разделительного
элемента выполнен меньше диаметра концентрической перегородки, патрубок подачи отходов введен во внешнюю камеру и имеет разнонаправленные отходы. Подогрев биомассы в метантенке осуществляется конвективным способом от внешнего источника теплоты.
Существенными недостатками описанной биоэнергетической установки являются:
значительная энергоемкость (для поддержания требуемой температуры сбраживания
необходимо затратить 40-50 % получаемого биогаза);
высокая тепловая инерционность, что приводит к перегреву обрабатываемой среды и
гибели метанобразующих бактерий, а следовательно, и к сокращению выхода биогаза;
не позволяет управлять процессом сбраживания и составом получаемого биогаза, что
приводит к получению биогаза с высоким процентом содержания побочных газов (сероводорода, углекислого газа, водорода и т.п.).
Техническая задача, которую решает данное изобретение, заключается в повышении
эффективности переработки различных органических животноводческих отходов для получения биогаза и органических высококачественных удобрений за счет стимулирования
метанобразующих бактерий электрическим током и обеспечения возможности управления
процессом переработки отходов.
Данная задача достигается тем, что метантенк для электробиоконверсии органических
отходов, состоящий из резервуара с цилиндрическим корпусом, коническим днищем и куполом, патрубка подвода органических отходов с его выходным участком, трубопровода
отвода сброженного осадка из сборника осадка, установленного сверху купола газосборника с газосборным патрубком, электродной системы, содержит закрепленную на куполе
и не доходящую до днища резервуара концентрическую перегородку-электрод, разделяющую резервуар на внешнюю и внутреннюю камеры сбраживания; расположенный в
нижней части резервуара разделительный элемент, образующий сборник осадка и выполненный в виде усеченного конуса, который своим большим основанием прикреплен к
2
BY 11329 C1 2008.12.30
стенке резервуара, а меньшим основанием обращен к днищу резервуара, при этом диаметр
меньшего основания разделительного элемента выполнен меньше диаметра концентрической перегородки-электрода; расположенные в верхней части разделительного элемента
патрубки отвода биогаза из-под разделительного элемента во внутреннюю камеру резервуара; патрубок отвода биогаза из внешней камеры; выходной участок патрубка подвода
органических отходов расположен во внешней камере резервуара и выполнен в виде разнонаправленных отводов для обеспечения перемешивания сбраживаемых отходов; электродная система образована цилиндрическим корпусом резервуара, концентрической
перегородкой-электродом и дополнительным нулевым электродом, установленным во
внутренней камере резервуара и выполненным из нержавеющей стали.
На фиг. 1 и фиг. 2 изображен метантенк для электробиоконверсии органических отходов, общий вид.
Метантенк для электробиоконверсии органических отходов представляет собой коаксиальный цилиндрический резервуар 1 с коническим днищем 2 и купольным светопрозрачным покрытием 3, сверху которого установлен газосборник 4 с газосборным патрубком 5,
а снизу к куполу 3 коаксиально прикреплена не доходящая до днища 2 концентрическая
перегородка-электрод 6, образующая в верхней части резервуара 1 внешнюю межстенную 7
и внутреннюю центральную 8 камеры. Центральная камера 8 содержит дополнительный
нулевой электрод 15, который подключается к нулевому выводу вводного устройства ВУ.
Внешняя межстенная камера 7 имеет газоотводный патрубок 9 и трубопровод подачи сырого осадка или разжиженных органических отходов 10, патрубок которого имеет разнонаправленные отводы, что обеспечивает перемешивание сбраживаемых отходов во внешней
камере 7 напором вводимого потока. Под внешней межстенной камерой 7 и под внутренней коаксиально расположенной концентрической перегородкой-электродом 6 выполнен
прикрепленный большим своим основанием к стенке резервуара 1 наклоненный вниз разделительный элемент в виде усеченного конуса 11, диаметр меньшего основания которого "Б"
меньше диаметра коаксиально расположенной концентрической перегородкой-электродом 6. В верхней своей части разделительный элемент 11 снабжен трубами 12 для отвода
биогаза из-под него и нижней камеры в центральную внутреннюю камеру 8, выполненных
из диэлектрика (полиэтилена или винипласта). Для вывода из метантенка сброженного
осадка и для опорожнения метантенка выполнен трубопровод 13. Подключение всех патрубков к внешним сетям осуществляется через диэлектрические вставки 16. Подача электроэнергии на электродную систему осуществляется от источника тока через вводное
устройство ВУ, нулевой вывод которого подключается к дополнительному нулевому
электроду 15 и корпусу концентрического резервуара 1, фазный вывод подсоединяется к
коаксиально расположенной концентрической перегородкой-электродом 6.
Корпус концентрического резервуара 1 для обеспечения электробезопасности заземляют, подключая к защитному проводнику РЕ.
Анаэробная переработка различных органических животноводческих и птицеводческих отходов в предложенном метантенке происходит следующим способом.
Органические отходы влажностью от 80 до 95 % по трубопроводу 10 вводят под напором в межстенную камеру 7, где струями разнонаправленных потоков из отводов патрубка 10 вводимые отходы смешивают с содержимым камеры 7. При этом легко всплываемые
трудносбраживаемые целлюлозу, лигнин, жир и белки, содержащие легкие включения,
всплывают вверх, будучи до этого перемешаны потоками струй с содержимым камеры 7 и
обсеменены активным симбиозом гидролизующих микроорганизмов, обеспечивающих в
первой фазе анаэробного сбраживания гидролиз сложных органических соединений с образованием более простых растворенных веществ и кислотообразования с выделением короткоцепочечных летучих жирных кислот (ЛЖК), аминокислот, спиртов, а также
водорода и углекислого газа во второй фазе, превращении ЛЖК, аминокислот и спиртов в
уксусную кислоту, диссоциирующую на анион ацетата и катион водорода на третьей фазе
и образование метана из уксусной кислоты, а также в результате реакции восстановления
водородом углекислого газа на четвертой метаногенной фазе. рН среды при анаэробном
сбраживании поддерживается в пределах от 6,8 до 8,0.
3
BY 11329 C1 2008.12.30
Сообщество микроорганизмов, участвующих в процессе биоконверсии на всех стадиях анаэробного сбраживания во внешней и во внутренней камерах, находится в электрическом поле, создаваемом электродной системой, на которую подается от источника тока
напряжение определенных параметров. Величина напряжения, зависящая от влажности
перерабатываемой биомассы и ее типа, находится в пределах от 10 до 120 В. Создаваемое
электрическое поле оказывает на микроорганизмы термическое и электрофизическое действие, что обеспечивает превышение температуры внутриклеточной среды над температурой
биомассы и снижение электрического потенциала проницаемой мембраны микроорганизма. Данные явления приводят к повышению активности микроорганизмов и увеличению
скорости переработки веществ попадающих в микроорганизм с ослабленным мембранным
потенциалом. Образующийся в результате электробиоконверсии в межстенной камере 7
биогаз выводят из нее по патрубку 9, а более калорийный биогаз, образующийся в основном в нижней камере и под разделительным элементом 11, выводят как через отверстие в
разделительном элементе "Б", так и через трубы 12 в центральную камеру 8. Постоянное
поступление биогаза из нижней камеры в центральную 8 обеспечивает интенсивное перемешивание биогазом как содержимое внешней и центральной камер, так и постоянное активное смешивание содержимого этих двух камер с вливающимся в них из межстенной
камеры 7 более плотным потоком кислот и аминокислот, раскисляемого восходящими газонасыщенными потоками перерабатываемой биомассы из нижней камеры. Непрерывное
и интенсивное поступление биогаза из нижней камеры в центральную 8 обеспечивает у
основания газосборника 4 постоянное "кипящую" поверхность сбраживаемой биомассы,
что препятствует образованию на ней твердой корки и способствует досбраживанию легких частиц массы и поглощению из биогаза сероводорода на формирование симбиоза
микроорганизмов, осуществляющих процесс анаэробного сбраживания.
Таким образом, применение конструкции данного метантенка для электробиоконверсии органических отходов обеспечивает достижение цели изобретения, устраняет недостатки установки описанной в [1], обеспечивает уменьшение экспозиции сбраживания,
повышает выход биогаза и увеличивает степень распада органических веществ и производительность установки. Данное устройство может применяться на различных животноводческих объектах для переработки отходов с производством высококалорийного
биогаза и высококачественных органических удобрений, не содержащих патогенной микрофлоры и семян сорных растений.
Источники информации:
1. Патент РФ 2073401 С1, МПК6 A 01C 3/00, C 02F 3/00, 1997.
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
178 Кб
Теги
by11329, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа