установка для приготовления компоста

Формула изобретения

Установка для приготовления компоста, содержащая систему загрузки исходной смеси в биореактор, снабженный системой аэрации с двумя имеющими всасывающие патрубки первым и вторым вентиляторами и содержащий два горизонтально расположенных вращающихся барабана, один из которых работает в мезофильном, а другой - в термофильном режиме, и соединенных между собой теплоизолированной системой перегрузки компостируемого материала, причем барабан биореактора, работающий в термофильном режиме, снабжен системой выгрузки готового компоста, отличающаяся тем, что всасывающий патрубок второго вентилятора через теплообменник соединен с перфорированной трубой, установленной вдоль стенки барабана биореактора, работающего в термофильном режиме, а всасывающий патрубок первого вентилятора установлен напротив выпускного отверстия в верхней части барабана биореактора, работающего в термофильном режиме, и через теплообменник соединен с перфорированной трубой, установленной вдоль стенки барабана биореактора, работающего в мезофильном режиме.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области сельского хозяйства и предназначено для приготовления компостов из навоза и помета в смеси с влагопоглощающими материалами в непрерывном режиме.

Известна установка для приготовления удобрений из навоза животноводческих и птицеводческих ферм (патент России N 2044435, МКИ 6 A 01 C 3/02), представляющая собой вертикальный конический ферментатор. В нем осуществляется непрерывный поточный процесс компостирования. Часть готового компоста выгружается выгрузным шнеком, смонтированным в нижней части внутри ферментатора, а соответствующая часть свежей смеси загружается пневмозагрузчиком через верхний патрубок. Трубопроводы с отверстиями под углом позволяют насыщать органическую смесь, продвигающуюся сверху вниз, кислородом воздуха.

Недостатком установки является то, что компостируемая смесь обладает большим коэффициентом липкости и склонностью к самоуплотнению. Наличие большого столба компостируемой массы в ферментаторе неизбежно будет приводить к сводообразованию материала внутри установки, а также к образованию анаэробных зон внутри компостируемой массы вследствие закрытия воздушных пор.

В заявке ФРГ N 3805864, МКИ 4 C 05 F 3/00, C 05 F 3/06 предлагается способ переработки органических отходов в компост. Установка для его реализации представляет собой прямоугольную железобетонную шахту тоннельного типа. Перерабатываемый материал порционно подается в рабочую камеру, реверсивный щит медленно проталкивает его по стволу шахты к выходу. Избыточная жидкость отделяется через перфорированное дно сточной зоны и накапливается в сборнике, откуда выводится насосом. В зоне формирования компоста материал подвергается постоянному аэрированию, для чего воздух подается по трубам, проложенным в основании шахты.

Недостатком установки является уплотнение материала по длине тоннеля, образование анаэробных зон, что ведет к низкому качеству компоста. К тому же щит при перемещении должен преодолевать большие силы трения

В заявке N 380173, Япония, МКИ 5 C 05 F 3/06 предлагается компостоприготовительная установка, представляющая собой технологическую линию для получения компоста путем ферментирования и сушки навоза. Линия включает навозосборник, ферментатор барабанного типа, отсасывающий вентилятор и систему промывки и дезодорации газообразного аммиака. В процессе работы материал непрерывно загружается во вращающийся, горизонтально расположенный барабан, оборудованный системой обогрева. Материал медленно продвигается к выгрузному концу барабана с помощью смесителя с лопатками, расположенными по винтообразной линии. При этом происходит ферментация массы, сопровождающаяся испарением влаги и выделением газов, преимущественно аммиака. Для их удаления и дезодорации рабочее пространство ферментатора соединено с всасывающим патрубком центробежного вентилятора. Далее газы направляются в водный скрубер и перфорированную трубу, уложенную в подпочвенном слое и засыпанную для устранения запаха, например, торфом

Недостатком этой установки являются высокие энергетические затраты для обеспечения устойчивой работы ферментатора в термофильном режиме в холодное время года в связи с низкой температурой материала.

Кроме того, установка не обеспечивает протекание процесса в четко выраженном мезофильном режиме. Этот режим является важным моментом для интенсивного ведения процесса компостирования в термофильном режиме и получения высококачественных органических удобрений.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является компостоприготовительная установка (Лопес де Гереню В.О. Повышение эффективности производства твердых органических удобрений на основе навоза КРС в усовершенствованных биореакторах барабанного типа. Автореф. дис.канд. техн. наук.: С-Пб., 1995 - 17 с. , стр. 13), включающая биореактор, систему загрузки исходной смеси и выгрузки готового продукта и систему регулируемой подачи воздуха. Биореактор состоит из двух барабанов, один из которых работает в мезофильном режиме, а другой - в термофильном режиме, соединенных между собой теплоизолированной системой перегрузки материала.

Недостатком установки являются потери тепла и азота в аммиачной форме из термофильного барабана вместе с газовым выбросом, что снижает качество компоста и загрязняет окружающую среду.

Кроме того, подача воздуха, осуществляемая поверх обрабатываемого материала, не обеспечивает его равномерную аэрацию.

Задачей настоящего изобретения является повышение стабильности процесса компостирования в любое время года без значительных энергетических затрат при получении органических удобрений высокого качества.

Поставленная задача достигается тем, что установка для приготовления компоста содержит систему загрузки исходной смеси в биореактор, снабженный системой аэрации с двумя имеющими всасывающие патрубки первым и вторым вентиляторами и содержащий два горизонтально расположенных вращающихся барабана, один из которых работает в мезофильном, а другой - в термофильном режиме, и соединенных между собой теплоизолированной системой перегрузки компостируемого материала, причем барабан биореактора, работающий в термофильном режиме, снабжен системой выгрузки готового компоста. Устройство для подачи воздуха состоит из всасывающего патрубка второго вентилятора, который через теплообменник соединен с перфорированной трубой, установленной вдоль стенки барабана биореактора, работающего в термофильном режиме, а всасывающий патрубок первого вентилятора установлен напротив выпускного отверстия в верхней части барабана биореактора, работающего в термофильном режиме, и через теплообменник соединен с перфорированной трубой, установленной вдоль стенки барабана биореактора, работающего в мезофильном режиме.

Новые существенные признаки:

1. Всасывающий патрубок второго вентилятора через теплообменник соединен с перфорированной трубой.

2. Перфорированная труба расположена вдоль стенки барабана биореактора, работающего в термофильном режиме.

3. Всасывающий патрубок первого вентилятора установлен напротив выпускного отверстия в верхней части барабана биореактора, работающего в термофильном режиме.

4. Всасывающий патрубок первого вентилятора через теплообменник соединен с перфорированной трубой.

5. Перфорированная труба расположена вдоль стенки барабана биореактора, работающего в мезофильном режиме.

Перечисленные признаки необходимы и достаточны для получения технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Перечисленные новые признаки в совокупности с известными позволяют получить технический результат за счет того, что установка состоит из двух последовательно соединенных барабанов биореактора, работающих соответственно в мезофильном и термофильном режимах, что позволяет проводить компостирование в два этапа соответствующими группами микроорганизмов и получить компост высокого качества в короткие сроки с высоким содержанием ферментов, питательных и гумусовых веществ, удовлетворяющий санитарно-гигиеническим требованиям.

Биореактор представляет собой два теплоизолированных горизонтально расположенных вращающихся барабана. Достоинством данной конструкции является ее простота и надежность работы, сравнительно низкая энергоемкость, совмещение в одном агрегате основных технологических процессов: перемешивания, перемещения, принудительной аэрации и биотермической обработки массы.

Теплоизоляция барабанов необходима для снижения потерь тепла, вырабатываемого в ходе биохимических реакций при компостировании и необходимого для их успешного протекания.

Барабаны соединены между собой теплоизолированной системой перегрузки компостируемого материала, которая позволяет осуществлять перегрузку компостируемого материала из барабана биореактора, работающего в мезофильном режиме, в барабан биореактора, работающий в термофильном режиме, без теплопотерь в окружающую среду и обеспечивает его подачу температурой 30-35^oC, что обеспечивает устойчивость работы барабана биореактора, работающего в термофильном режиме в холодное время.

Система выгрузки барабана биореактора, работающего в термофильном режиме, представляет собой шнековый транспортер, что позволяет осуществить выгрузку необходимого объема готового компоста без существенных теплопотерь из барабана биореактора, работающего в термофильном режиме.

В системе вентиляции всасывающий патрубок второго вентилятора через теплообменник соединен с перфорированной трубой барабана биореактора, работающего в термофильном режиме, что позволяет использовать тепло отходящих газов из барабана биореактора, работающего в термофильном режиме, на предварительный подогрев воздуха, подаваемого на его аэрацию.

Перфорированная труба расположена вдоль стенки барабана биореактора, работающего в термофильном режиме, что позволяет осуществить равномерную аэрацию компостируемого материала, находящегося в нем.

Всасывающий патрубок первого вентилятора установлен напротив выпускного отверстия в верхней части барабана биореактора, работающего в термофильном режиме, что позволяет осуществить подачу воздуха из барабана биореактора, работающего в термофильном режиме, который насыщен аммиаком, выделяющимся при термофильном режиме компостирования, в барабан биореактора, работающий в мезофильном режиме, где активно протекают процессы нитрификации и связывания аммиака.

Всасывающий патрубок первого вентилятора соединен с перфорированной трубой барабана биореактора, работающего в мезофильном режиме, через теплообменник, что позволяет охладить воздух, подаваемый в барабан биореактора, работающий в мезофильном режиме, и выдержать мезофильный режим в теплое время года.

Перфорированная труба расположена вдоль стенки барабана биореактора, работающего в мезофильном режиме, что позволяет осуществить равномерную аэрацию компостируемого материала, находящегося в нем.

На фиг. 1a представлена схема установки, на фиг. 1б - разрез по A-A, на фиг. 1в - разрез по B-B.

Установка состоит из системы загрузки исходной смеси, включающей: навозосборник 1, бункеры-дозаторы 2, шнековый транспортер-смеситель 3, производящий смешивание компостируемого материала с микродобавками и подачу его в барабан биореактора, работающий в мезофильном режиме, 4 с загрузочным люком 5, через который происходит подача компостируемой смеси с транспортера-смесителя; барабана биореактора, работающего в термофильном режиме, 6 с люком аварийной выгрузки 7; опорных катков 8, на которых установлены барабаны биореактора 4, 6 и происходит их вращение; электропривода 9 вращения барабанов биореактора 4, 6; перегрузочного шнека 10, с теплоизоляционной системой, связывающего барабан биореактора, работающий в мезофильном режиме, 4 и барабан биореактора, работающий в термофильном режиме 6; выгрузного шнека 11, производящего выгрузку готового продукта из барабана биореактора, работающего в термофильном режиме, 6; лопаток 12 барабанов биореактора 4 и 6, забрасывающих материал в приемные отверстия перегрузочного 10 и выгрузного 11 шнеков; системы аэрации, включающей первый и второй вентиляторы 13, 14, нагнетающие воздух под слой обрабатываемого материала в барабаны биореактора 4 и 6 соответственно; калориферов 15, 16, осуществляющих подогрев подаваемого воздуха; соединительных букс 17, 18, 19, соединяющих подвижные и неподвижные части воздуховода; перфорированных труб 20, 21, установленных вдоль внутренней поверхности стенок барабанов биореактора 4 и 6; заглушек 22, выведенных наружу концов перфорированных труб; выпускных отверстий 23, 24 для отвода отработанных газов; теплообменника 25, где происходит подогрев воздуха, поступающего в барабан биореактора, работающий в термофильном режиме 6 за счет тепла, отводимых из него газов; вентилятора 26, подающего воздух из барабана биореактора, работающего в мезофильном режиме, 4 на систему его окончательной очистки; контактных выключателей 27, осуществляющих остановку барабанов биореактора 4 и 6 выпускными отверстиями 23 и 24 перед всасывающим патрубком 28 вентилятора 26 и всасывающим патрубком 29 первого вентилятора 13 аэрационной системы соответственно. Всасывающий патрубок 30 второго вентилятора 14 через теплообменник 25 соединен с перфорированной трубой 21, установленной вдоль стенки барабана 6 биореактора, работающего в термофильном режиме.

Установка работает следующим образом.

Смесь навоза или помета с влагопоглощающим материалом влажностью 50 - 65% из навозоприемника 1 подается на транспортер-смеситель 3, туда же поступают дозировано микродобавки из бункеров-дозаторов 2. Полученная смесь через загрузочный люк 5 подается в барабан биореактора, работающий в мезофильном режиме, 4. Перегрузка смеси из барабана биореактора, работающего в мезофильном режиме, 4 в барабан биореактора, работающий в термофильном режиме, 6 осуществляется перегрузочным шнеком 10. Смесь из барабана биореактора, работающего в мезофильном режиме, 4 в приемное отверстие перегрузочного шнека забрасывается лопатками 12 при его вращении.

Загрузку барабанов биореактора осуществляют на 70% от их объема. В режиме запуска обработка материала в барабане биореактора, работающем в термофильном режиме, 6 ведется без выгрузки не менее 12 часов при температуре 50-70^oC с целью инактивации семян сорных растений, личинок мух и гельминтов. После этого установка выходит на непрерывный режим работы, при котором выгрузным шнеком 11 с помощью лопаток 12 периодически выгружается часть готового продукта и затем соответствующая часть материала перегружается в него из барабана биореактора, работающего в мезофильном режиме, 4, а в него в свою очередь загружается исходный материал. Порцию загружаемого материала берут, исходя из того, чтобы температура в барабане биореактора, работающего в термофильном режиме, 6 не снижалась ниже 50^oC, а в барабане биореактора, работающем в мезофильном режиме, 4 - ниже 25^oC. Верхний предел температуры в барабане биореактора, работающем в мезофильном режиме, (+35^oC) поддерживают с помощью режима подачи воздуха аэрационной системы.

Как в процессе запуска, так и в режиме непрерывной работы происходит аэрация смеси с подачей воздуха под слой обрабатываемого материала по перфорированным трубам 20, 21, расположенным на внутренних стенках барабанов биореактора 4 и 6. Воздух нагнетается с помощью вентиляторов 13, 14. Подогрев подаваемого воздуха обеспечивается, при необходимости, с помощью электрокалориферов 15, 16. Соединение подвижных и неподвижных частей воздуховодов осуществляется соединительными буксами 17, 18, 19. Ввод воздуховода в барабан биореактора, работающий в термофильном режиме, 6 осуществлен через полый вал выгрузного шнека 11. Для отбора воздуха из барабана биореактора, работающего в термофильном режиме, 6 и подачи его в барабан биореактора, работающий в мезофильном режиме, 4 всасывающий патрубок 29 вентилятора 13 подведен к выпускному отверстию 24 барабана биореактора, работающего в термофильном режиме, 6. Отбираемый воздух до подачи в барабан биореактора, работающий в мезофильном режиме, 4 проходит через теплообменник 25, где происходит подогрев воздуха, поступающего в барабан биореактора, работающий в термофильном режиме, 6.

Условия, созданные в барабане биореактора, работающем в мезофильном режиме, 4 благоприятны для развития нитрифицирующих бактерий, которые обеспечивают стабилизацию азота, выделяемого в процессе расщепления азотсодержащих органических соединений в форме аммиака, активно происходящего в барабане биореактора, работающем в термофильном режиме, 6.

Из барабана биореактора, работающего в мезофильном режиме, 4 воздух через выпускное отверстие 23 подается вентилятором 26 в систему его окончательной очистки. Концы перфорированных труб 20, 21 выведены наружу для периодической их очистки и закрыты заглушками 22.

Подача воздуха осуществляется непрерывно при стационарном положении барабанов биореактора 4 и 6. При вращении барабанов биореакгора подачу воздуха прекращают. Вращение барабанов биореактора 4 и 6 на опорных катках 8 от приводов 9 осуществляется для периодического перемешивания находящегося в них материала в течение суток, а также во время выгрузки и загрузки барабана биореактора, работающего в термофильном режиме, 6. Для установки выпускных отверстий 23, 24 перед всасывающими патрубками 28 и 29 аэрационной системы соответственно при остановке барабанов используются контактные выключатели 27. Для аварийной выгрузки барабана биореактора, работающего в термофильном режиме, 6 используют люк 7.