способ последовательного пофазного анаэробного сбраживания разжиженных органических отходов и устройство для его осуществления
Классы МПК: | A01C3/00 Обработка навоза; внесение навоза в почву C02F11/04 анаэробная обработка; производство метана этим способом |
Автор(ы): | |
Патентообладатель(и): | Андрюхин Тимофей Яковлевич |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-01-04 публикация патента:
20.01.2003 |
Способ включает подачу во внешнюю камеру метантенка разжиженных органических отходов с последующим их последовательным анаэробным сбраживанием во внешней и внутренней камерах метантенка, подогрев и перемешивание сбраживаемой массы, вывод из метантенка нагретого сброженного осадка и отбор биогаза из внутренней и внешней его камер. В свежие разжиженные органические отходы, перед их подачей во внешнюю камеру метантенка вводят сбраживаемую во внешней или во внутренней камере метантенка массу. Смесь нагревают в теплообменнике теплом выводимого из метантенка нагретого сброженного осадка. Устройство содержит герметичный резервуар с прикрепленной к его куполу и не доходящей до конца резервуара концентрической перегородкой, одинаковой в плане с формой резервуара и разделяющей его на внешнюю и внутреннюю камеры, патрубки подвода разжиженных органических отходов и отвода нагретого сброженного осадка, средства перемешивания и подогрева сбраживаемых отходов и патрубки отвода биогаза из внутренней и внешней камер с присоединением последней газопроводом с взаимодействующим с насосом инжектором, трубопровод газожидкостной смеси от которого соединен с рассредоточителем потока у днища метантенка. Патрубок подвода в резервуар метантенка свежих разжиженных органических отходов и патрубок отвода из резервуара метантенка нагретого сброженного осадка от переливного трубопровода соединены соответственно с внутренней и внешней камерами теплообменника. Внутренняя камера теплообменника соединена трубопроводами с внешней и с внутренней камерами резервуара метантенка. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
1. Способ последовательного пофазного анаэробного сбраживания разжиженных органических отходов, включающий подачу во внешнюю камеру метантенка разжиженных органических отходов с последующим их последовательным анаэробным сбраживанием во внешней и внутренней камерах метантенка, подогрев и перемешивание сбраживаемой массы, вывод из метантенка нагретого сброженного осадка и отбор биогаза из внутренней и внешней его камер, отличающийся тем, что в свежие разжиженные органические отходы, перед их подачей во внешнюю камеру метантенка, вводят сбраживаемую во внешней или во внутренней камере метантенка массу, а их смесь нагревают в теплообменнике теплом выводимого из метантенка нагретого сброженного осадка. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ввод в свежие разжиженные органические отходы сбраживаемой массы из внешней или из внутренней камеры метантенка осуществляют в количестве, обеспечивающим задаваемое повышение или понижение значения рН получаемой смеси свежих разжиженных органических отходов со сбраживаемой в камерах метантенка массой. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ввод смеси свежих разжиженных органических отходов со сбраживаемой в камерах метантенка массой во внешнюю камеру метантенка осуществляют непрерывно или периодически порционно через устанавливаемые промежутки времени. 4. Устройство для последовательного пофазного анаэробного сбраживания разжиженных органических отходов, содержащее герметичный резервуар с прикрепленной к его куполу и не доходящей до днища резервуара концентрической перегородкой одинаковой в плане с формой резервуара и разделяющей его на внешнюю и внутреннюю камеры, патрубки подвода разжиженных органических отходов и отвода нагретого сброженного осадка, средства перемешивания и подогрева сбраживаемых отходов и патрубки отвода биогаза из внутренней и внешней камер с присоединением последней газопроводом с взаимодействующим с насосом инжектором, трубопровод газожидкостной смеси от которого соединен с рассредоточителем потока у днища метантенка, отличающееся тем, что патрубок подвода в резервуар метантенка свежих разжиженных органических отходов и патрубок отвода из резервуара метантенка нагретого сброженного осадка от переливного трубопровода - соединены соответственно с внутренней и с внешней камерами теплообменника, тогда как внутренняя камера теплообменника соединена трубопроводами с внешней и с внутренней камерами резервуара метантенка. 5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что присоединение внутренней камеры теплообменника к трубопроводам от внешней и внутренней камер резервуара метантенка выполнено через тройник и встроенный во внутреннюю камеру теплообменника эжектор.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области канализации и преимущественно предназначается к использованию в сельском хозяйстве на животноводческих и птицеводческих фермах, в сельских населенных пунктах для приготовления из навоза, помета, фекалий, различных растительных отходов, непригодных к употреблению плодов и корнеклубнеплодов высококачественных обеззараженных от патогенной микрофлоры, гельминтов, их яиц и семян сорняков органических удобрений различной консистенции и горючего биогаза. Известен способ переработки органических отходов и приведено устройство для его выполнения по патенту СССР 1809974, согласно которым разбавленную исходную массу отходов после ее подогрева в теплообменнике выгружаемой из метантенка нагретой сброженной массой осадка вводят в метантенк и анаэробно сбраживают с отделением биогаза и с последующим разделением сброженной массы осадка на фазы центрифугированием, сепарированием и мембранным ультрафильтрованием с получением отдельных продуктов для удобрения, корма и белкововитаминных кормовых добавок с выделением на разбавление исходных органических отходов очищенной жидкости. Недостатками этого известного способа переработки органических отходов и устройства для его выполнения является то, что при растворении исходных свежих органических отходов очищенной от микроорганизмов и от растворенных в ней веществ жидкостью, т.е. чистой почти питьевой водой, не представляется возможным изменять значение рН органики к обсеменять ее симбиозом активных микроорганизмов - участниками анаэробного сбраживания в метантенке. Не способствует этому к выполненное по патенту 1809974 устройство без его конструктивного изменения. Известен также и способ последовательного показного анаэробного сбраживания разжиженных органических отходов к устройство для его осуществления по патенту РФ 2159530, согласно которому разжиженные органические отходы вводят во внешнюю камеру коаксиального метантенка с последующим их последовательным анаэробным сбраживанием во внешней и внутренней камерах метантенка с подогревом и перемешиванием сбраживаемой массы, выводом из метантенка нагретого сброженного осадка и биогаза из внутренней и внешней камер, смешивая биогаз из последней в инжекторе со сбрасываемой массой, вводя полученную газожидкостную смесь рассредоточенными струями в нижнюю часть внутренней камеры метантенка. Известно и устройство для выполнения приведенного выше способа, содержащее изготавливаемый из различных материалов метантенк с герметичным резервуаром круглой, овальной, квадратной, прямоугольной или многоугольной формы в плане, конические или пирамидальные днище и купол с прикрепленной к куполу и не доходящей до дна резервуара концентрической конической или цилиндрической внутренней перегородкой, одинаковой в плане с формой резервуара и разделяющей его на внешнюю и внутреннюю камеры, патрубки подвода в резервуар разжиженных органических отходов и отвода из резервуара нагретого сброженного осадка от переливного трубопровода, средства перемешивания и подогрева сбраживаемых отходов и патрубки отвода биогаза из внутренней и внешней камер с соединением последнего газопроводом с инжектором, взаимодействующим с насосом, соединенным трубопроводом подачи газожидкостной смеси в рассредоточитель потока над днищем внутри резервуара. Недостатками известного способа и устройства для его выполнения по патенту РФ 2159530 является то, что при выполнении способа кислотный режим сбраживаемой в метантенке разжиженной органики не регулируется и значение рН сбраживаемой массы зависит в основном только от значения рН загружаемой в метантенк разжиженной органики и дозы ее загрузки, тогда как для обеспечения регулирования рН сбраживаемой массы в устройстве для выполнения способа должна быть осуществлена конструктивная доработка. Вместе с тем по своей технической сущности и достигаемому результату известные по патенту РФ 2159580 способ и устройство для его выполнения являются наиболее близкими к изобретению. Задачей настоящего изобретения является создание такого способа и устройства для его выполнения, которое устраняло бы приведенные выше недостатки способа и устройства его осуществления по патенту РФ 2159580 и обеспечило бы возможность регулирования значения рН сбраживания для установления оптимального режима брожения различного сырья при разном значении их рН. Согласно изобретению, поставленная задача в выполнении способа достигается тем, что в свежие разжиженные органические отходы, перед их подачей во внешнюю камеру метантенка вводят сбраживаемую во внешней или во внутренней камере метантенка массу, а их смесь нагревают в теплообменнике теплом выводимого из метантенка нагретого сброженного осадка, тогда как ввод в свежие разжиженные органические отходы сбраживаемой массы из внешней или из внутренней камеры метантенка осуществляют в количестве, обеспечивающим задаваемое повышение или понижение значения рН получаемой смеси свежих разжиженных органических отходов со сбраживаемой в камерах метантенка массой. Поставленная задача в выполнении способа достигается согласно изобретению и тем, что ввод смеси свежих разжиженных органических отходов со сбраживаемой в камерах метантенка массой во внешнюю камеру метантенка осуществляют непрерывно или периодически порционно через установленные промежутки времени. Достигается согласно изобретению поставленная задача и новым конструктивным выполнением устройства для осуществления приведенного выше нового способа последовательного показного анаэробного сбраживания разжиженных органических отходов тем, что патрубок подвода в резервуар метантенка свежих разжиженных органических отходов и патрубок отвода из резервуара метантенка нагретого сброженного осадка от переливного трубопровода соединены соответственно с внутренней с внешней камерами теплообменника, тогда как внутренняя камера теплообменника соединена трубопроводами о внешней и внутренней камерами резервуара метантенка. Поставленная задача достигается и тем выполнением устройства, что присоединение внутренней камеры теплообменника к трубопроводам от внешней и внутренней камер резервуара метантенка выполнено через тройник и встроенный во внутреннюю камеру теплообменника эжектор. Выполнение предложенного способа в устройстве для его осуществления позволяет производить корректировку кислотности как исходной смеси свежих разжиженных органических отходов, так и кислотность сбраживаемой массы, обеспечивая тем самым интенсификацию сбраживания при более полном распаде органического вещества с получением большего количества биогаза лучшего качества и повышение надежности гарантированного обеззараживания сбраживаемых отходов от патогенной микрофлоры, гельминтов, их яиц и семян сорняков. Нагрев свежих разжиженных органических отходов теплом выгружаемого из метантенка нагретого сброженного осадка на 10-15% сокращает энергозатраты сбраживания и повышает производительность метантенка при любых режимах сбраживания. На чертежах схематично приведено устройство резервуара коаксиального метантенка, где на фиг.1 показан его общий вид в разрезе с присоединенным к нему в разрезе теплообменником, трубопроводами, газопроводами с редукционными клапанами, эжектором, насосом и рассредоточителем потока, а на фиг.2 показан вид по А-А на фиг.1 при круглой форме выполнения резервуара метантенка в плане. Коаксиальный метантенк /фиг.1 и 2/ представляет собой герметичный /в данном виде - цилиндрический/ резервуар 1 с коническими днищем 2 и купольным покрытием 3 с газосборником 4, снизу под которым к нему присоединена не доходящая до днища 2 резервуара 1 концентрическая в виде усеченного конуса перегородка 5, одинаковая в плане по своей форме с формой резервуара 1 в плане и обращенная своим основанием к днищу 2. Концентрическая перегородка 5 разделяет резервуар 1 на внешнюю 6 и внутреннюю 7 камеры, в которых размещены патрубки подвода разжиженных отходов 8 с тройником на конце и опорожнения резервуара метантенка 9. Из разнонаправленного тройника на конце патрубка 8 обеспечивается перемешивание сбраживаемой массы во внешней камере 6 струйным напором подаваемых различенных отходов патрубком 8. Над внешней 6 и внутренней 7 камерами выполнены патрубки 10 и 11 отвода из них биогаза, тогда как патрубок 10 соединен газопроводом 12 с всасывающим патрубком 13 инжектора 14, к напорному патрубку 15 которого присоединен трубопроводом напорный патрубок 16 насоса 17, а всасывающий патрубок 18 насоса 17 соединен с всасывающим трубопроводом 19 из резервуара метантенка, тогда как патрубок смесительной камеры 20 инжектора 14 соединен напорным трубопроводом 21 газожидкостной смеси с введенным в метантенк и установленным над его днищем 2 рассредоточителем потока 22. Для обеспечения широкого диапазона регулирования заданных величин избыточного давления биогаза и величин его вакуума во внешней камере 6 всасывающий газопровод 12 инжектора 14 двумя параллельно обособленными газопроводам 24 и 26 соединен с газопроводом 23, в один из которых 24 встроен редукционный клапан 25 сброса избыточного давления биогаза из внешней камеры 6 метантенка в газопровод 23 отвода биогаза из внутренней его камеры 7, а во второй параллельно обособленный газопровод 26 встроен редукционный клапан 27 подачи биогаза из газопровода 23 во внешнюю камеру 6 метантенка при образовании в ней вакуума. В центральной части внутренней камеры 7 установлена переливная труба 28, сообщающаяся с выгрузной камерой 29, снабженной подъемным регулирующим уровень сбраживаемой в резервуаре 1 массой шибером 30 и патрубком 31 отвода сброженного осадка из переливной трубы 28. Патрубок 8 подвода в резервуар 1 свежих разжиженных органических и патрубок 31 отвода сброженного нагретого осадка из переливной трубы 28 соединены трубопроводами соответственно с внутренней 32 и внешней 33 камерами теплообменника 34, тогда как внутренняя камера 32 теплообменника 34 соединена трубопроводами 35 и 36 с внешней 6 и внутренней 7 камерами резервуара 1. Присоединение внутренней камеры 32 теплообменника 34 к снабженным кранами-регуляторами 37 и 38 трубопроводам 35 и 36 от внешней 6 и внутренней 7 камер резервуара 1 метантенка выполнено посредством встроенного в нее эжектора 39, соединенного с тройником 40, а для ввода свежих разжиженных органических отходов во внутреннюю камеру 32 теплообменника 34 эжектор 39 снабжен патрубком 41. Для отвода из внешней камеры 32 теплообменника 34 охлажденного в ней сброженного осадка его внешняя камера 33 снабжена патрубком 42. Для периодического или постоянного контроля значений рН в патрубках 8, 35, 36 и 41, а также в резервуаре 1 метантенка установлены датчики определения рН 43, взаимодействующие с программным пультом управления 44 кранами-регуляторами 37 и 38. Для отбора проб по замеру значений рН в лабораторных условиях и переносными рН-метрами рядом с датчиками 43 или вместо них могут быть установлены ручные краны-пробоотборники. Другие трубопроводы /для подогрева метантенка, разновысотных и отдельных труб перелива и др./, как и устройство теплоизоляции и грозозащиты метантенка и теплообменника, установка приборов КИПА - на фигурах не показаны, т.к. их выполнение возможно во многих вариантах. Последовательное пофазное анаэробное сбраживание разжиженных органических отходов сельского и коммунального хозяйства в предложенном коаксиальном метантенке, соединенном с теплообменником, выполняют следующим образом. Свежие разжиженные органические отходы, предпочтительно предварительно измельченные и отделенные от посторонних включений /камни, гравий, песок, металл и др./, влажностью 93
Класс A01C3/00 Обработка навоза; внесение навоза в почву
Класс C02F11/04 анаэробная обработка; производство метана этим способом