Производственный биоэнергетический комплекс

 

Изобретение позволяет утилизировать органические отходы сельскохозяйственного производства, повысить эффективность выхода продукции животноводства и растениеводства на основе единого биоэнергетического подхода. Комплекс включает животноводческое помещение, растильню, культивационное сооружение для выращивания грибов, микробиологический реактор, устройство для приготовления субстрата, снабженное утилизатором тепла, преобразователь энергии, барбатер. Органические отходы поступают в микробиологический реактор. Образующийся в микробиологическом реакторе газ подается в преобразователь энергии, сброженная масса используется в устройстве для приготовления субстрата в качестве азотсодержащей добавки. Готовый субстрат после термической обработки поступает в культивационное сооружение для выращивания грибов. Отработанный субстрат и отходы грибного производства используются на корм скоту или в качестве органического удобрения для растений. На комплексе более полно используются промежуточные продукты, образовавшиеся при содержании животных, путем утилизации их при выращивании растений, грибов и как дополнительные источники энергии для комплекса. 1 ил.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано одновременно для содержания животных и выращивания грибов.

Известен комплекс по приготовлению субстрата для выращивания грибов, включающий систему подготовки компонентов субстрата для ферментации, ферментатор, барбатер, систему подготовки для расфасовки готового субстрата, расфасовочный агрегат (патент СССР N 1802677, кл. A 01 G 1/04, 1993). Существенными недостатками комплекса являются: во-первых, повышенная энергоемкость технологии; во-вторых, отсутствие гарантии получения субстрата заданного качества из-за невозможности поэтапного управления ходом микробиологических процессов; в-третьих, не рассматриваются вопросы энергосбережения и утилизации тепловой энергии, выделяющейся в процессе ферментации.

Известен комплекс для выращивания грибов, в состав которого входят: узел по приготовлению субстрата; культивационная камера; система кондиционирования (патент СССР N 1819132, кл. A 01 G 1/04, 9/24, 1993). К недостаткам известного комплекса относятся: отсутствие системы утилизации тепловой энергии и газов (аммиака, сероводорода и др.), выделяющихся в процессе ферментации, и их выброс в рабочей зоне комплекса.

В качестве прототипа рассматривается животноводческая ферма, включающая помещение для содержания животных, растильню, микробиологический реактор, преобразователь энергии (патент РФ N 2071248, кл. A 01 K 1/00, 1997). К недостаткам данного изобретения относятся: во-первых, расход части получаемой энергии в биореакторе на поддержание теплового режима сбраживания, во-вторых, неэффективное использование продуктов сбраживания (сброженной массы), в-третьих, не исключается возможность нарушения экологического равновесия окружающей среды.

Повышение эффективности комплексов за счет более полной утилизации органических отходов остается актуальной задачей в сельском хозяйстве. Поставленная задача решается тем, что в комплекс, содержащий животноводческое помещение, растильню, микробиологический реактор, вход которого соединен с животноводческим помещением, а выход посредством преобразователя энергии с растильней, дополнительно введены: культивационное сооружение для выращивания грибов, устройство для приготовления субстрата, снабженное утилизатором тепла, камера термической обработки субстрата, барбатер.

Органические отходы в виде навозных масс и растительных остатков поступают для анаэробного сбраживания в микробиологический реактор. Образующийся в результате сбраживания биомассы биогаз используется для технологических нужд комплекса, а сброженная масса используется в устройстве для приготовления субстрата в качестве азотосодержащей добавки для стабилизации микробиологических процессов в компостируемой массе, основными компонентами которой являются: навоз, солома, гипс, вода и другие составляющие. Готовый (сырой) субстрат подается в камеру термической обработки, где доводится до кондиции, пригодной для выращивания грибов, после чего поступает в культивационное сооружение. Отработанный субстрат используется в качестве комплексного органического удобрения для растений. Он содержит, кроме полного набора макроэлементов, комплекс микроэлементов и обладает фитосанитарным и стимулирующим действием на развитие растений. Отходы грибного производства используются в качестве белковой добавки в корм животным.

Схема производственного биоэнергетического комплекса показана на чертеже.

Производственный биоэнергетический комплекс включает животноводческое помещение 1, растильню 2 и культивационное сооружение для выращивания грибов 3, разделенные газопроницаемыми перегородками. Микробиологический реактор 4 сообщен трубопроводом 5 с животноводческим помещением 1, растильней 2, а трубопроводом 8 соединен с преобразователем энергии 9, который связан системой энергопередачи 10 с животноводческим помещением 1, растильней 2, культивационным сооружением для выращивания грибов 3, камерой термической обработки субстрата 14. Микробиологический реактор 4 также соединен с устройством для приготовления субстрата 7 трубопроводом для выгрузки сброженной массы 11. Устройство для приготовления субстрата 7 снабжено утилизатором тепла 6, подключено через утилизатор тепла 6 к микробиологическому реактору 4 и сообщено транспортером 12 и трубопроводом 13 с камерой термической обработки субстрата 14 и барбатером 15 соответственно. Камера термической обработки субстрата 14 подключена к преобразователю энергии 9, трубопроводом 16 соединена с барбатером 15 и транспортером 17 сообщена с культивационным сооружением для выращивания грибов 3. Барбатер 15 трубопроводом 18 соединен с растильней 2. Емкости 19, 20, 21 предназначены для хранения компонентов субстрата и транспортирующим механизмом 22 связаны с устройством для приготовления субстрата 7.

Производственный биоэнергетический комплекс функционирует следующим образом. Органические отходы в виде навозных масс и остатков кормов из животноводческого помещения 1, растительных остатков из растильни 2 поступают по трубопроводу 5 в реактор 4, в котором происходит анаэробное сбраживание биомассы. Образующийся в результате метаногенеза биогаз по трубопроводу 8 подается в преобразователь энергии 9, где он сгорает с выделением тепловой энергии, которая при необходимости может быть преобразована в другие виды энергии, используемые для обеспечения нормального функционирования технологических объектов комплекса. Сброженная масса из реактора по трубопроводу для выгрузки сброженной массы 11 направляется в устройство 7 для приготовления субстрата, в котором она смешивается с соломой и необходимыми минеральными и органическими добавками, которые подаются из емкостей 19, 20, 21 специальным транспортирующим механизмом 22. Полученная смесь в устройстве 7 подвергается процессам аэробной ферментации до приготовления субстрата, который подается транспортером 12 в камеру 14 термической обработки, где доводится до необходимой кондиции в контролируемых условиях. Готовый селективный субстрат из камеры 14 поступает в культивационное сооружение 3, где используется в качестве питательной среды для выращивания грибов. Газы, выделяющиеся в процессе аэробной ферментации в устройстве 7 и при термической обработке в камере 14, улавливаются и по трубопроводам 13 и 16 направляются в барбатер 15, откуда в виде питательного водного раствора по трубопроводу 18 подаются в растильню 2. Тепловая энергия, выделяющая в устройстве 7 в процессе ферментации, утилизатором тепла 6 подается на поддержание теплового режима микробиологического реактора 4. Отработанный субстрат и отходы грибного производства из культивационного сооружения 3 поступают в животноводческое помещение 1, где используются в качестве белковой добавки на корм животным и в растильню 2 в качестве комплексного органического удобрения.

Формула изобретения

Производственный биоэнергетический комплекс, содержащий животноводческое помещение, растильню, микробиологический реактор, вход которого соединен с животноводческим помещением, а выход посредством преобразователя энергии - с растильней, отличающийся тем, что введены культивационное сооружение для выращивания грибов, устройство для приготовления субстрата, снабженное утилизатором тепла, камера термической обработки субстрата, барбатер, причем культивационное сооружение для выращивания грибов через камеру термической обработки субстрата и устройство для приготовления субстрата соединено с микробиологическим реактором, а также связано с животноводческим помещением и растильней, причем последняя через барбатер соединена с камерой термической обработки и устройством для приготовления субстрата, которое через утилизатор тепла подключено к микробиологическому реактору.

РИСУНКИ

Рисунок 1