Метантенк

 

Изобретение относится к сооружениям для биохимической анаэробной обработки стоков и сточных вод и может быть использовано в мясомолочной, пищевой и других отраслях промышленности, а также в коммунальном и сельском хозяйстве для очистки сточных вод. Цель изобретения - повышение эффективности работы метантенка за счет интенсификации перемешивания биомассы при одновременном снижении металлоемкости. Вертикальная перегородка, разделяющая корпус, выполнена в виде цилиндрической обечайки, что позволяет вовлечь в процесс колебаний всю сбраживаемую массу, включая пристенные периферийные слои, тем самым исключить образование застойных зон и обеспечить равномерное перемешивание всего сырья. Кроме того, выполнение перегородки в виде цилиндра позволяет снизить нагрузку, оказываемую движущейся жидкостью на единицу поверхности, что дает возможность уменьшить толщину перегородки в 23 раза и снизить металлоемкость конструкции. Выполнение днища в виде ряда каналов обеспечивает уменьшение площади и соответственно увеличение скорости движения жидкости в каналах, турбулизацию потока, увеличение интенсивности массообмена. Одновременно потоком жидкости вымывается накопившийся на днище осадок крупных частиц органического вещества и вовлекается в процесс анаэробного сбраживания, что способствует повышению выхода биогаза. Использование устройства для барботажа обеспечивает равномерное распределение барботирующего газа в объеме камеры, тщательное перемешивание и однородность биомассы, предотвращает сегрегацию частиц и образование корки. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

СООЭ COBETCHHX

РЕСПУБЛИК (51) 5 С 02 F 3/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯИ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21.) 4608755/31-26 (22) 21.11.88 (46) 15. 10.90. Бюл. Р 38 (71) Харьковский политехнический институт им. В.И. Ленина (72) И.В. Семененко, М.Г. Зинченко, Г.А..Ткач и Н.П. Карпенко (53) 628.336(088.8) (56) Заявка ЕПВ (EP) Р 0102610,. кл. С 02 F 3/28 1984 ° (54) МЕТАНТЕНК (57) Изобретение относится к сооружениям для биохимической анаэробной об работки стоков и сточных води может быть использовано в мясомолочной,пиI щевой и других отраслях промышленности, а также в коммунальном и сельском хозяй,стве для очистки сточных вод. Пель изобретения - повьппение эффективности работы метантенка за счет интенсификации перемешивания биомассы при одновременном снижении металлоемкости. Вертикальная перегородка, разделяющая корпус, выполнена в виде цилиндрической обечайки, что позволяет вовлечь в процесс колебаний всю сбраживаемую массу, включая пристенные периферийИзобретение относится к сооруже.ниям для биохимической анаэробной обработки осадков и сточных вод, моЕеТ быть использовано в мясомолочной, пищевой и других отраслях промышленности, а также в коммунальном и сельском хозяйстве Для очистки сточных вод.

„.SUÄÄ 1599320 А1

2 ные слои, тем самым исключить образование застойных зон и обеспечить равномерное перемешивание всего сырья.

Кроме того, выполнение перегородки в виде цилиндра позволяет снизить нагрузку, оказываемую движущейся жидкостью на единицу поверхности, что дает воэможность умен.,шить толщину перегородки в 23 раза и снизить металлоемкость конструкции. Выполнение днища в виде ряда каналов обеспечивает уменьшение площади и соответственно увеличение скорости движения жидкости в каналах, турбулиэацию потока, увеличение интенсивности массообмена. Одновременно потоком жидкости вымывается накопившийся на днище осадок крупных частиц органического вещества и вовлекается в процесс анаэробного сбраживания, что способствует повьппению выхода биогаэа. Использование устройства для барботажа обеспечивает равномерное распределение барботирующего газа в объеме камеры, тщательное перемешивание и однородность биомассы, предотвращает сегрегацию частиц и образование корки, 2 э.п. ф-лы, 4 ил.

Цель изобретения — повьппение эффективности работы метантенка эа счет интенсификации перемешивания биомассы при одновременном снижении металлоемкости конструкции.

На фиг. 1 изображен метантенк, продольный разрез; на фиг, 2 — разрез

А-А на фиг. 1; на фнг. 3 — разрез Б-Б

15993

:на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез EВ-В на

",фиг. 2.

Иетантенк состоит из цилиндрического корпуса 1, верхняя часть которого выполнена из металла, а нижняя - Hs

5 бетона и заглублена в грунт. Цилиндрическай пер егородкой 2, опирающейся

1 на выступы 3 днища 4 и имеющей газо непроницаемое соединение с крышкой 5, 1 ,корпус разделен на две равновеликие

:,сообщающиеся между собой в нижней час ти камеры: внешнюю и внутреннюю Пере|

; городка совмещена с теплообменным эле ментом б, обеспечивающим заданный тем- 5 ,: пературный режим ферментации; для

::; входа и выхода, теплоносителя предназначены штуцеры 7 и 8 соответственно.

Днище 4 метантенка оребренное, состоит из ряда впадин 9 - каналов пере- 0 менного сечения, сужающихся от периферии к центру и ограниченных выступами

3. На днище 4 установлено барботажное устройство 10 для подачи биогаза на перемешивание содержимого внутренней камеры, состоящее из пучка перфорированных труб, соединенных кольцевым коллектором 11 со штуцером 12 подачи газа в метантенк. Крышка 5 над внешней камерой метантенка имеет форму усеченного конуса, над внутренней камерой — ферму перевернутого конуса.

Такая конструкция крьппкн обусловлена необходимостью уменьшения объема газовой полости внутренней камеры для быстрого достижения определенной величины перепада давления в газовых .полостях внутренней и внешней камер.

Органические отходы подаются в реактор через впускной штуцер 13„ а сброженная масса выгружается через специальный переливной штуцер 14 с запорным устройством. Биогаз, образующийся в процессе анаэробного сбраживания, выпускается через штуцер 15 и идет в 45 газовую систему установки. Имеется быстродействующий клапан 16 для выравнивания давления в камерах, расположенный на внешнем трубопроводе, объединяющем обе камеры. Во внешней каме50 ре предусмотрено устройство 17 для коркораэрушения, во внутренней камере расположено устройство 18 для пеногащения, Козырек 19 служит защитой от п опада ния на кр ьппку мета нт енка атмосферных осадков.

Иетантенк работает следующим образом.

Органические отходы подаются в реактор через штуцер 13 до уровня переливного штуцера 14. Первоначально поверхность жидкости в обеих камерах уравновешена (показано на фиг ° 1 сплошной линией) . Выделение биогаза

Во внутренней и внешней камерах происходит непрерывно при условии активности микробной биомассы, состоящей из метанообраэующих и других бактерий, пб всему объему метантенка. В ходе процесса крупные частицы органического вещества осаждаются, а мелкие вспльвают и образуют на поверхности жидкой фазы плотную корку, в результате чего интенсивность газовыделения снижается, поэтому необходимо периодически перемешивать содержимое метантенка.

Деремешивание осуществляется следующим образом. Через штуцер 12 и кольцевой коллектор 11 под давлением подается биогаз через отверстия трубок барботажного устройства 10 для содержимого внутренней камеры. В результате барботажа содержимое камеры принудительно насыщается биогазом. Пузырьки биогаза, поднимаясь, обеспечивают перемешинание ферментной массы, при этом в газовой полости внутренней камеры давление биогаза повышается по сравнению с газовой полостью в нижней камеры, что вызывает обратное движение жидкости по впадинамканалам 9 иэ внутренней камеры во внешнюю камеру, Соответственно, уровень жццкости во внутренней камере понижается, а во внешней камере повышается (на фиг. 1 показано пунктирной линией); происходит колебание сбраживаемого материала. Когда перепад давления достигнет определенной величины (обычно 13,3-66,5 кПа),быстродействующий клапан 16 открывается, давление сбрасьвается, вследствие чего поток ферментной массы из внешней камеры устремляется во внутреннюю камеру и позволяет быстро выравнять давление в камерах. Кинетическая энергия жидкого потока переходит в турбулентное перемешнвание во внешней камере, Дополнительная кинетическая энергия для вторичного перемешивания приходит в внешнюю камеру с питающим потоком через штуцер 13.

Комбинация этих двух кинетических энергий в внешней камере обеспечива50 3. Метянтенк по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что бярботяжное устройство выполнено в виде кольцевого коллектора и пучка перфорированных труб, расположенных во впадинах дни55 ща.

5 l59932 ет тщательное перемешивание органнI ческих отходов и микробной биомассы.

Такие периодические встряхивания, сочетающие колебание сбраживаемого материала с барботажем, способствуют также выравниванию температуры по всей массе жидкости.

В случае образования на поверхности жидкой фазы корки она разрушается в процессе колебаний, встречая на своем пути специальное. устройство 17, и пузырьки биогаэа, освобождаясь из жидкости, выходят в газовую полость внешней камеры. При барботаже содержимого внутренней камеры на поверхности образуется пена, для предотвращения попадания ее в трубопроводы имеется устройство 18 для пеногашения. После выполнения операций коркоразрушения и 20 перемешивания запорные устройства штуцеров 14 и 15 открываются и процесс продолжается при нейтральном рабочем положении уровня ферментной массы.

При стабилизации технологического 25 режима анаэробного сбраживания биогаз, полученный a реакторе, поступает через штуцер 15 в газовую систему установки.

Использование устройства для барботажа газа в виде пучка труб обеспечивает равномерное распределение барботирующего газа в объеме камеры, тщательное перемешивание и однородность биомассы, предотвращает сегрегацию частиц и образование корки °

Выполнение днища в виде ряда каналов обеспечивает уменьшение площади днища и соответственно увеличение скорости движения жидкости в каналах по 40 сравнению с плоским днищем реактора.

Это повышает турбулиэацию потока, увеличивает интенсивность массообменя одновременно потоком жидкости накопившийся на днище осадок крупных частиц 45 органического вещества вовлекается в процесс ферментации, что способствует увеличению выхода биогязя.

Использование цилиндрической перегородки в конструкции метантенка, применение барботажа газа для перемешивания реакционной массы интенсифицируют массообмен.

Выполнение днища оребренным с чередующимися впадинами и выступами, О 6 служащими опорами перегородки, позво-. ляет максимально приблизить перегородку к днищу и создать в момент колебаний направленное движение жидкости по впадинам — каналам переменного сечения, тем самым значительно увеличить скорость потока в приданной части без применения дополнительных механических устройств, отрицательно влияющих на микробную биомассу.

Интенсификация процесса перемешивания позволяет сократить время сбраживания с 12 до 8 сут в предлагаемый метантенк, т.е. в 1,5 раза.

Заменя вертикальной перегородки на цилиндрическую позволяет уменьшить ее толщину в 23 раза и, следовательно, снизить МрТр. ëîåìêîñòü конструкции.

Формула и э о б р е т е и и я

1, Метантенк, содержащий цилиндрический корпус, разделенный вертикальной перегородкой на две камеры равных объемов, сообщающиеся снизу, устройства для коркоразрушения н пеногашения, я также штуцеры для подачи сырья, отводя газа, вывода сброженного осадка, о т л и ч я ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности работы метантенка эя счет интенсификации перемешивання биомассы при одновременном снижении метяллоемкости конструкции, вертикальная перегородка выполнена цилиндрической с образованием внутренней и внешней камер, днище корпуса выполнено оребренным с чередующимися выступами и впадинами, а внутренняя кямеря снабжена бярботяжным устройством.

2. Метантенк по и, t о т л и— ч а ю шийся тем, что впадины днища выполнены в виде каналов пере-. менного сечения, сужающихся от периферии к центру и ограниченных выступами, служащими опорами для цилиндрической перегородки.

l599320

1599320

Составитель Л. Суханова

Техред Л.Серд окова Корректор Л.Пилипенко

Редактор Н. Киштулинец

Заказ 3117 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101