Установка очистки стоков

 

Использование: очистка сроков с высоким содержанием общего азота в сельскохозяйственном производстве и может быть использовано для выработки биогаза анаэробными микроорганизмами. Сущность изобретения: в корпусе размещены последовательно приямок, камера кислого брожения , камера регрессии кислого брожения, камеры щелочного и метанового брожения, которые разобщены ленточными и газовыми фильтрами. В процессе обработки стоков происходит последовательный распад под воздействием микроорганизмов жиров, белка и углеводов с локальной циркуляцией газов, выделившихся при их распаде. Биогаз обогащается метаном за счет синтеза его из диоксида углерода в присутствии водорода , получаемого при ферментном разложении стоков. Биогаз очищается от сероводорода и аммиака, что повышает его теплоту сгорания и делает возможным для использования в качестве горючего в двигателях внутреннего сгорания. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕ1СКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (505 С 02 F 11/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4NH4+ 702 - 4НМ02+ 6Н О

2НМО2+ 02 - 2НМОз (21) 4924093/26 (22) 02,04,91 (46) 15.04.93. Бюл, М 14 (71) Институт водных и экологических проблем Дальневосточного, отделения

АН СССР (72) В.И,Тумченок и Г,Е.Фридман (56) Патент США N. 4022665, кл. С 02 F 11/04, 1977, (54) УСТАНОВКА ОЧИСТКИ СТОКОВ (57) Использование: очистка стоков с высоким содержанием общего азота в сельскохозяйственном производстве и может быть использовано для выработки биогаза анаэробными микроорганизмами. Сущность изобретения: в корпусе размещены послеИзобретение относится к технике анаэробной очистки стоков с высоким содержанием аммонийного азота, нитрификация которых при аэробной очистке затруднена и может быть использована на очистных сооружениях свинокомплексов, Цель изобретения — повышение качества биогаза.

Укаэанная цель достигается тем, что камеры разобщены, установленными поперек потока субстрата ленточными фильтрами.иэ гибких нитей, под которыми размещены гаэовые фильтры в виде фильтросных труб, отверстия которых направлены в объем ленточного фильтра, а камера метаного брожения разобщена на секции ленточными фильтрами, между которыми размещены, взаимодействующие встречными струями вверху фильтросная труба для иловой воды, а внизу для биогаэа. причем область взаиÄÄ 5UÄÄ 1808818 А1 довательно приямок, камера кислого брожения, камера регрессии кислого брожения, камеры щелочного и метанового брожения, которые разобщены ленточными и газовыми фильтрами. В процессе обработки стоков происходит последовательный распад под воздействием микроорганизмов жиров, белка и углеводов с локальной циркуляцией газов, выделившихся при их распаде. Биогаз обогащается метаном за счет синтеза его из диоксида углерода в присутствии водорода, пОлучаемого при ферментном разложении стоков. Биогаз очищается от сероводорода и аммиака, что повышает его теплоту сгорания и делает возможным для использования в качестве горючего в двигателях внутреннего сгорания. 6 ил. модействия ограничена дополнительными ленточными фильтрами из гибких нитей.

Особенностью стоков свинокомплекса является высокое содержание общего азота, который угнетает биоценоз активного ила, в особенности это касается аммонийного азота, который частично переводится нитрофицирующими бактериями первоначально в азотистую, а затем в азотную кислоту, В условиях анаэробной обработки, аммиак переходит в гидрат окиси аммония

NH3+ Н20 (NH4)OH и двууглекислый аммоний

МНз+ СОг+ НгО ЖН4)НСОз. которые обеспечивают слабощелочную среду в каме18088113 ре щелочного брожения, т.е. улу сшают работу метаногенов.

Г1ри распаде белка, который проходит по р".,акции

Г«ЕЛКИ + Н20 - 2СН4 + COz + HzS +

+ М11з+ COz, образуется сероводород, который является ингибитором для метанообразующих бактерий, а поэтому требуется его разложение до элементарной органической серы, путем окисления кислородом при ферментном разложении воды метаногенами, которые используют водород воды, а кислород окисляет сероводород, что улучшает условия последующего использования био газа, Распределение процессов распада беззольного органического вещества по камерам кислого, регрессии кислого, щелочного и метанового брожения позволяет учитывать биогенный состав стоков свиноводства и используемого в качестве источника углерода жидкого птичьего помета. Наиболее легко расщепляемым компонентом являются жиры, которые подвергаются распаду в камере кислого брожения.

ЖИРЫ + Н20 — 2СН4+ С02, обеспечивающие максимальный выход метана достигающий 1,25 — 1.5 кг с 1 кг жира, причем переходу его в камеру регрессии кислого брожения препятствует ленточный фильтр, перекрывающий в верхней части поток стоков, по пропускающий белки и углеводы. .Название следующей камеры принято из условия, что при распаде белка выделяется сероводород, препятствующий жизнедеятельности "чистых" метаногенов

БЕЛКИ + Н20 ЗСН4+ С02+

+ Н2$+ ЙНЗ+ С02

В камере щелочного брожения происходит распад углеводов, которые являются наиболее трудноразлагаемой фракцией

УГЛЕВОДЫ + Н20 -«ЗС02+ ЗСН4, причем специального их отделения не применяют, т.е. в камеру переходит избыточное количество беззольного органического ве щества из предыдущей камеры, а задерживаются ленточным и газовым фильтрами газовая составляющая продуктов распада.

Одновременно в этой камере происходит переход аммиака в гидрат окиси аммония и двууглекислый аммоний, обеспечивающие щелочную реакцию.

В камере метанового брожения происходит синтез СН из диоксида углерода, которому способствует разобщение пространства каме рь! на отдел ьн ые секции ленточными фильтрами и взаимодействие между смесью газов и иловой водой в пространстве между ленточными фильтрами. гибкие нити которых заселяются метангенами.

Здесь же в камере на ложном днище происходит отделение иловый воды и отвод эольной части помета и свиных стоков. Камеры кислого, регрессии кислого, щелочного брожения снабжены фильтросными трубами сообщенными с насосами, что препятствует образованию плотных отложений на днищах. Камеры имеют перекрытия с замкнутыми газовыми оьемами, в которых низконапорными вентиляторами осуществ"5 ляется замкнутая рециркуляция газа,. причем перетоку газа из одного газового объема в другой в значительных количествах препятствуют ленточные и газовые фильтры, причем локальные газовые объемы пере20 крыты общим газовым объемом, расположенным выше и заполнение которого осуществляется газом из газового объема камеры метанового брожения, Газовые объемы камер и общий газовый объем являются изоляцией для термофильного режима, который используется в камерах. По периметру камер и по периметру общего газового обьема выполнены гидравлические затворы, обеспечивающие герметичность и пре30 пятствующих выходу биогаэа и входу воздуха, причем общий газовый объем выполнен с компенсатором типа "гармошка". аккумулирующим избыточное количество газа, Раздельный распад компонентов без35 зольного органического вещества с рециркуляцией локальных газов обеспечивает достижение цели изобретения — повышеиие качества биогаза за счет полного устранения аммиака, сероводорода и снижения ко40 личества диоксида углерода.

На фиг.1 показан вид в плане установки, при снятых перекрытиях; на фиг.2 — укрупненно разрез А — А на фиг.1, на фиг.3 — вид по стрелке Б на фиг.1; на фиг.4 -укрупненно

45 разрез  — В на фиг.1; на фиг. 5укрупненно, разрез Г-Г на фиг,1; на фиг.6 — разрез Д-Д на фиг,1 (укрупненно).

Установка очистки стоков содержит корпус, разобщенный на камеры кислого I, регрессии кислого II, щелочного III, метанового IV брожения, приямка 2 с колодцем 3, патрубком подвода стоков 4 и отвода осадка патрубком 5, в камерах I-II-III размещены фильтросные трубы 6 сообщенные с

55 насосами 7. Камеры 1 — 11-111 разобщены, установленными поперек потока субстрата ленточными фильтрами 8 из гибких нитей, под которыми размещены газовые фильтры

9 в виде фильтросных труб. отверстия 10 которых направлены в объем ленточного

1808818 фильтра 8. а камера метаного брожения III разобщена на секции 11 ленточными фильтрами 12, между которыми размещены, взаимодействующие встречными струями, вверху фильтросная труба 13 для лловой воды, а внизу труба 14 для биогаэа, причем область 15 ограничена дополнительными ленточными фильтрами 16 и 17 из гибких нитей. Корпус 1 выполнен с перекрытием

18, выполненным по периметру с гидравлическим затвором 19. а над ним размещено перекрытие 20 с компенсатором 21 и гидравлическим затвором 22, причем последний установлен на ленточном фундаменте

23. Камера метанового брожения IИ выполнена с ложным днищем 24, под которым размещен сборник 25 иловой воды с пульсатором 26 и патрубком 27 ее отвода, а над ложным днищем 24 размещен патрубок 28 отвода осадка, Газовое пространство "К" сообщено с пространством "Л" низконапорным вентилятором 29. Днища камер 1 — И вЂ” И1 выполнены с уклонами "Ж" и "Е". Глубина

"Г" газовых фильтров 9 значительно меньше их расстояния "Д" от днища камер I— - И вЂ” Ill.

Переход субстрата осуществляется за счет подпора при его непрерывном подводе в . приямок 2, Установка очистки стоков работает следующим образом.

Особенностью стоков свиноводства является высокое содержание общего азота при сравнительно низком содержании углерода, что затрудняет работу анаэробных микроорганизмов, поэтому проводят коррекцию за счет добавки птичьего намета или другой органики, Скорректированные по биогенным элементам стоки по патрубку 4 поступают в колодец 3 приямка 2, откуда тяжелые минеральные примеси отводятся по патрубку 5, а субстрат поступает в камеру кислого брожения 1, где под действием седиментации и флотации из фильтросных труб 6 при перемешивании насосом 7 происходит отделение жира, который подвергается распаду под воздействием маслянокислых и молочнокислых бактерий с переводом жира в кислоты, спирты и газы.

Через ленточный фильтр 8 из гибких нитей субстрат проходит в камеру регрессии кислого брожения, где под воздействием маслянокислых и молочнокислых бактерий происходит распад белка их разновидностями адаптированными к данному компоненту, причем проходу жиров в камеру И препятствует газовая завеса, создаваемая пузырьками газа, истекающими через отверстия 10 фильтросных труб 9, Субстрат из камеры И поступает в камеру III, причем в нем после обработки в предыдущей камере

20 из отверстий фильтросных труб.13 и газа, истекающего через перфорацию труб 14, 25 причем бактерии, заселяющие ленточные

45 в основном присутствуют углеводы. которые разлагаются адаптированными к их распаду метаногенами. Г1ереходу газа из камеры ll в камеру ill препятствует в какой-то мере ленточные фильтры 8 и газовый фильтр. создаваемый пузырьками, истекающими из отверстий 10 фильтросных труб 9, В камере IV метанового брожения метаногены переводят диоксид углерода в метан с использованием биокатализатора в виде ферментов разлагающих воду на водород и кислород, причем водород обеспечивает синтез метана, а кислород освобождает биогаз от-сероводорода с переводом его в органическую серу серобактериями. Разбивка камеры метанового брожения на секции 11 обеспечивает исчерпывание иловой воды от летучих жирных кислот, азота аммонийных соединений последовательной адаптацией метанобактерий к изменяющемуся по ходу иловой воды составу при взаимодействии встречных струй иловой воды, истекающих фильтры 16 и 17, обеспечивают устойчивую микрофлору биоценоза, Днища камер 11-IИ имеют уклон "Е" в направлении камеры И, на ложном днище 24 которой происходит отделение иловой воды, которая из сборника 25 отводится по патрубку 27. Периодически патрубок 27 перекрывается запорной арматурой 30, происходит подтопление сборника 25 до уровня ложного днища 24 и эа счет колебаний уровня илоной воды при работе пульсатора 26, происходит освобождение ложного днища 24 от закупорки, т,е. устраняется кальматация. Осадок, состоящий из зольной составляющей органического вещества, поступающего в установку, отводят с ложного днища 24 по патрубку 28.

Биогаз из камеры IV отводится вентилятором 29 в газовое пространство "Л" под перекрытием 20, причем при увеличении количества биогаза происходит увеличение объема пространства "Л" за счет ксмпенсатора 21. Гидравлические затворы 19 и 22 обеспечивают герметизацию газовых объемов "К" и "Л", Концы перекрытий 18 и 20 удерживаются в гидравлических затворах

19 и 22 скрутками 31, причем гидравлический затвор 19 установлен на стенке корпуса 1, а затвор 22 на ленточном фундаменте

23, который воспринимает усилия, действующие на перекрытие 20. Гибкие нити фильтров 8,12,16 и 17 изготавливают из стекловолокна или базальтового волокна, которые имеют высокую инертность к воздействию рабочих сред установки и самое основное, что не удерживают на своей па1808818 верхности старые и погибшие микроорганизмы, т,е, - происходит постоянное обновление биоценоза молодыми высокоактивными клетками молочнокислых, маслянокислых, метанообразующих 5 бактерий и серобактерий, Перекрытия 18 и

20 и находящиеся под ними газовые объемы

"К" и "Л" являются теплоизоляцией. так как газы имеют низкую теплопроводность и создают убывающий температурный градиент 10 между субстратом на уровне "Г" и внешней средой выше перекрытия 20, причем не исключается дополнительное воздушное перекрытие в виде строительной конструкции, Технико-экономический эффект заклю- 15 чается в том, что предлагаемая установка позволяет достигать степени распада беззольного органического вещества 90 — 95%, путем раздельного распада жиров, белков, углеводов и устранения подавления жизне- 20 деятельности одних микроорганизмов метаболитами других. С другой стороны последовательность обработки обеспечивает использование углерода и метаболитов бактерий предыдущей обработки в качестве 25 биогенных элементов для последующих популяций биоценоза, Использование локальной замкнутой циркуляции позволяет освобождать биогаз от вредных и инертных примесей и доводить содержание метана в биогазе до 95-98% при выходе 1,2--1,5 кг с

1 кг беззольного органического вещества и ри калорийности порядка 9000 ккал/кг, что соответствует калорийности бензина. Отказ от практикуемой в настоящее время минерализации и нитрификации позволяет повысить качества очистки стоков.

Формула изобретения

Установка очистки стоков, содержащая корпус, разделенный на камеры кислого брожения, регрессии кислого брожения, щелочного и метанового брожения с перекрытиями камер и корпуса; а также патрубки подвода и отвода сред, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения качества биогаза, камеры снабжены поперечными ленточными фильтрами иэ гибких нитей и расположенными под ними газовыми фильтрами из фильтросных труб с отверстиями, направленными в объем ленточного фильтра, камера метанового брожения снабжена дополнительн ыми ленточными фил ьтрами из гибких нитей и расположенными между ними верхней трубой для иловой воды и нижней трубой для биогаза, 1808818

180fi818

Составитель В.Тумченок

Техред M.Moðãåíòàë Корректор! M,КерецМан

Редактор

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

Заказ 1255 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5