установка выработки биогаза

Формула изобретения

Установка выработки биогаза, содержащая последовательно размещенные камеры брожения, емкости для газа, расположенные над камерами брожения, отличающаяся тем, что установка дополнительно содержит предкамеру метанового брожения и камеру метанового брожения, выполненные с барботерами, устройства измельчения взвесей перерабатываемого субстрата, его нагрева, перемешивания, микрофильтры для отделения субстрата от микроорганизмов-деструкторов, дезинтеграторы, причем камеры брожения выполнены в виде камеры кислого брожения, камеры регрессии кислого брожения с секцией отстаивания для разделения субстрата на плавающий слой, слой иловой воды, слой активного ила и слой шлама, образованной затворами из гибких нитей, и камеры щелочного брожения с аналогичной секцией отстаивания, при этом камера регрессии кислого брожения сообщена на уровне слоя иловой воды в секции отстаивания с предкамерой метанового брожения, камера щелочного брожения сообщена на уровне слоя иловой воды в секции отстаивания с камерой метанового брожения, барботеры предкамеры метанового брожения сообщены с емкостью для газа над камерами кислого и регрессии кислого брожения, а барботеры камеры метанового брожения сообщены с емкостью для газа над камерой щелочного брожения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к выработке биогаза из продуктов жизнедеятельности животных и птицы на очистных сооружениях сельского хозяйства и на осветленных стоках белково-витаминной добавки в комбикорма.

Известна установка биогаза, включающая последовательно размещенные камеры кислого и регрессии кислого брожения, сообщенные с предкамерой метанового брожения, камеру щелочного брожения сообщенную с камерой метанового брожения, с устройствами измельчения взвесей субстрата, его нагрева, перемешивания, микрофильтров для отделения из субстрата микроорганизмов-деструкторов, дезинтеграторов, недостатком которой является низкая эффективность отделения иловой воды от субстрата, что снижает выход биогаза [1]

Цель изобретения увеличение выхода биогаза за счет повышения эффективности отделения иловой воды.

Она достигается тем, что камера регрессии кислого брожения выполнена с секцией отстаивания, образованных затворами из гибких нитей, сообщенной на уровне "Б" с предкамерой метанового брожения, а камера щелочного брожения с соответствующей секцией отстаивания с гидравлическим затвором и сообщенной на уровне "Б" с камерой метанового брожения, выполненных с барботерами, сообщенными для предкамеры метанового брожения с емкостью для газа над камерами кислого и регрессии кислого брожения, а для камеры метанового брожения барботер сообщен с газовой емкостью над камерой щелочного брожения.

Такое выполнение позволяет использовать при отстое разделение субстрата на плавающий слой "А", слой иловой воды "Б", слой активного или "В" и слой шлама "Г" (см. И. Баротфи, П. Рафаи, "Энергосберегающие технологии и агрегаты на животноводческих фермах", М. 1988, с. 180, рис. 96), с отбором иловой воды из слоя "Б" для секции регрессии кислого брожения, содержащей растворимые жирные кислоты, оказывающие тормозящее воздействие на метаногены в предкамеру метанового брожения, а для секции щелочного брожения в камеру метанового брожения, в которой за счет каталитического разложения воды ферментами метаногенов на водород и кислород выход биогаза позволяет доводить до 1,3 1,5 кг на 1 кг беззольного органического вещества субстрата, приготовленного на продуктах жизнедеятельности животных и птицы.

На фиг. 1 представлен схематически общий вид установки биогаза; на фиг. 2 узел I на фиг. 2; на фиг. 3 расслаивание субстрата при отстаивании.

Установка биогаза включает последовательно размещенные камеры 1 кислого и 2 регрессии кислого брожения, сообщенные с предкамерой 3 метанового брожения, камеру 4 щелочного брожения сообщенную с камерой 5 метанового брожения, с устройствами 6 и 7 измельчения взвесей субстрата, его нагрева 8, перемешивания 9 с гибкими нитями 10, микрофильтров 11 и 12, дезинтеграторов 13 и 14. Камера 2 регрессии кислого брожения выполнена с секцией 15 отстаивания, образованной затворами 16 и 17 из гибких нитей, сообщенной на уровне "Б" с предкамерой 3 метанового брожения, а камера 4 щелочного брожения с соответствующей секцией 18 с затвором 19 и сообщенной на уровне "Б" с камерой 5 метанового брожения, выполненных с барботерами 20, сообщенными для предкамеры 3 с емкостью 21 камер 1 и 2, а для камеры 5 метанового брожения с емкостью 22 камеры 3 щелочного брожения. Камера 5 метанового брожения сообщена со сборником 23 между перекрытиями 24 и 25. Установка включает смеситель 26, отделитель 27, биокультиватор 28, микрофильтр 29, дезинтегратор 30, теплообменник 31 и емкость 32 для белково-витаминной добавки (БВД). Предкамера 3, камера 5 и биокультиватор 28 выполнены с переливными трубами 33, зернистой насадкой 34 для иммобилизации микроорганизмов и патрубками 3у5 подвода газа в барботеры 20.

Установка биогаза работает следующим образом.

Продукты жизнедеятельности животных и птицы поступают в смеситель 26 для разбавления горячей водой из теплообменника 8 и доведения их при смещении до температуры 36 38^oC и концентрации 1 10 г/л, в отделителе 27 отделяют плавающие взвеси, которые измельчают в устройствах 6 и 7 до размеров частиц, сопоставимых с размерами микроорганизмов-деструкторов. Субстрат поступает в камеру 1 кислого и далее в камеру 2 регрессии кислого брожения в которых происходит распад жиров, углеводов, белков с образованием жирных кислот (уксусной, муравьиной, пропионовой и др.) и спиртов (этилового, метилового и т. д. ) при перемешивании устройствами 9 с гибкими нитями 10, плавающими в субстрате и являющимися насадкой для иммобилизации микроорганизмов-деструкторов. Субстрат через затвор 16 из гибких нитей поступает в секцию отстаивания 15, в которой при отсутствии перемешивания происходит расслаивание субстрата на слой "А" остаточные плавающие фракции, не задержанные затвором 16, слой "Б" иловой воды, слой "В" активного ила и слой "Г" шлама. Иловая вода из слоя "Б" отбирается в верхнюю часть предкамеры 3 метанового брожения для разложения жирных кислот являющихся ингибиторами для метаногенов. Одновременно из емкости 21 отбирается газ, содержащий летучие компоненты жирных кислот и спиртов, сероводород и т.д. которые через патрубок 35 поступают в барботер 20 и в присутствии зернистой насадки 34, являющейся иммобилизацией для микроорганизмов-деструкторов, происходит распад жирных кислот и спиртов с образованием диоксида углерода, водорода, метана и других газовых компонентов, причем субстрат перемещается сверху вниз по переливным трубам 33 с перекрестным барботажем на каждой секции.

Субстрат со взвешенными микроорганизмами поступает в микрофильтр 11 для отделения биомассы, которая дезинтегрируется в дезинтеграторе 13 и возвращается на вход в предкамеру 3 для бистимуляции жизнедеятельности микроорганизмов, за счет физиологически активных веществ дезинтеграта (нуклеиновых кислот, витаминов, микроэлементов, ферментов). Биогаз из предкамеры 3 смешивается с биогазом из емкости 22 и поступает в барботер 20 камеры 5 метанового брожения и взаимодействует с иловой водой, отбираемой из слоя "Б" секции отстаивания 18 за затвором 19 камеры 4 щелочного брожения. В камере 5 происходит восстановление метана из диоксида углерода с использованием водорода, образованного в предкамере 3 и водорода ферментного разложения воды на водород и кислород, причем последний окисляет сероводород до органической серы, используемой в качестве микроэлемента метаногенами. За счет ферментного разложения воды выход биогаза составляет 1,3 1,5 кг на 1 кг беззольного органического вещества субстрата. Образующийся биогаз с содержанием метана 95 98% поступает в сборник 23 между перекрытиями 24 и 25, которые одновременно являются теплоизоляцией для тепловых процессов в камерах 1, 2 и 4. Субстрат переходит сверху вниз по переливным трубам 33 и поступает в микрофильтр 12 для отделения биомассы, которая в дезинтеграторе 14 дезинтегрируется и дезинтеграт направляют на вход в камеру 5 метанового брожения, в которой фермент микроорганизмов является фактором глубокого распада беззольного органического вещества, достигающего 90 95% Осветленная вода из микрофильтров 11 и 12 поступает в биокультиватор 28, где на ее биогенных элементах питания происходит наращивание биомассы аэробов при продувке воздухом, биомассу отделяют в микрофильтре 29, дезинтегрируют в дезинтеграторе 30 и часть дезинтегратора возвращают на вход в биокультиватор 28, а избыточную часть направляют в теплообменник 31 для нагрева до 90 - 95^oC и емкостью 32 развозят по фермам в качестве белково-витаминной добавки физиологически активных веществ, которая сокращает расход обычных кормов на 20 30% повышает яйценосность птицы, привесы мяса, надой молока на 30 40% устраняет падеж животных и птицы и повышает их генетические данные. БВД может быть использован для выпойки поросят, телят и другого молодняка, вместо молока, так как на 60 80% состоит из лепидов и протеинов и по аминокислотному составу сходно с белком говяжьего мяса.

Использование установки позволяет доводить распад беззольного органического вещества с 5 50% до 90 95% выход биогаза с 0,6 0,8 кг с 1 кг беззольного органического вещества до 1,3 1,5 кг и содержание метана в биогазе увеличивать с 65 70% до 95 98% что по калорийности эквивалентно бензину и позволяет использовать его в двигателях внутреннего сгорания в качестве горючего. Перевод двигателей внутреннего сгорания с бензина на биогаз в десятки раз сокращает расходы на горючее, в 2 раза повышает межремонтный ресурс двигателя, на 15% сокращается расход смазочных, устраняется токсичность выхлопа.