Метантенк для электробиоконверсии органических отходов

ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ к ПАТЕНТУ(54) МЕТАНТЕНК ДЛЯ ЭЛЕКТРОБИОКОНВЕРСИИ ОРГАНИЧЕСКИХ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Баран Александр Николаевич Дупанов Анатолий Валерьевич (ВУ)(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет (ВУ)Метантенк для электробиоконверсии органических отходов, содержащий резервуар с цилиндрическим корпусом и коническим днищем, купол с закрепленной и не доходящей до дна резервуара концентрической перегородкой, разделяющей резервуар на внещнюю и внутреннюю камеры сбраживания, расположенный в нижней части резервуара разделительный элемент, выполненный в виде усеченного конуса, образующий сборник осадка с трубопроводом его отвода, средство перемещивания сбраживаемых отходов, патрубок подвода органических отходов с его выходным участком и патрубки отвода биогаза из внещней и внутренней камер, газосборник и газосборный патрубок, отличающийся тем,что в метантенке установлена электродная система, образованная корпусом цилиндрического резервуара, концентрической перегородкой и дополнительным нулевым электродом, выполненным из нержавеющей стали.(56) 1. Патент РФ Не 2073401 С 1, МПКб А 01 С 3/00, С 021 3/00 // Бюл. Не 5, 20.02.97.Полезная Модель относится К области канализации И преимущественно предназначена для использования в сельском хозяйстве на животноводческих и птицеводческих фермах для анаэробного сбраживания различных органических отходов с производством из них высококалорийного биогаза и высококачественных обеззараженнь 1 х 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 к 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 являютсяобладает значительной энергоемкостью (для поддержания требуемой температуры сбраживания необходимо затратить 40-50 получаемого биогаза)обладает высокой тепловой инерционностью, что приводит к перегреву обрабать 1 ваемой среды и гибели метанобразующих бактерий, а следовательно, и к сокращению выхода биогазане 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 данная полезная модель, заключается в повь 1 шении 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 в метантенке для электробиоконверсии органических отходов, состоящего из резервуара с цилиндрическим корпусом и коническим днищем, купола с закрепленной и не доходящей до дна резервуара концентрической перегородкой, разделяющей резервуар на внешнюю и внутреннюю камеры сбраживания,расположенного в нижней части резервуара разделительного элемента, выполненного в виде усеченного конуса, образующего сборник осадка с трубопроводом его отвода, средства перемешивания сбраживаемых отходов, патрубка подвода органических отходов с его выходным участком и патрубков отвода биогаза из внешней и внутренней камер, газосборника и газосборного патрубка, установлена электродная система, образованная корпусом цилиндрического резервуара, концентрической перегородкой и дополнительным нулевым электродом, выполненных 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 купольнь 1 м светопрозрачнь 1 м покрытием 3, сверху которого установлен газосборник 4 с газосборнь 1 м 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 вь 1 воду 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, легнин, жир и белки, содержащие легкие включения,всплывают вверх, будучи до этого перемешаны потоками струй с содержимым камеры 7 и обсеменены активным сембиозом гидролизующих микроорганизмов, обеспечивающих в первой фазе анаэробного сбраживания гидролиз сложных органических соединений с образованием более простых растворенных веществ и кислотообразования с выделением короткоцепочечнь 1 х 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.Сообщество микроорганизмов, участвующих в процессе биоконверсии на всех стадиях анаэробного сбраживания во внешней и во внутренней камерах, находятся 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 дей 11314511 2006.12.30ствие, 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 перемещивание биогазом как содержимое внещней и центральной камер, так и постоянное активное смещивание 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 постоянно 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 полезной модели, устраняет недостатки установки, описанной в 1, обеспечивает уменьщение экспозиции сбраживания,повыщает 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.Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.