Биогазовая установка
Владельцы патента RU 2540326:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления" (RU)
Изобретение предназначено для анаэробного сбраживания органических отходов сельскохозяйственного производства и может быть использовано для получения биогаза, органических удобрений и кормовой биологической добавки. Биогазовая установка содержит вертикальный герметичный цилиндрический резервуар (1), снабженный куполом (3) и днищем (4), имеющими форму усеченного конуса. Днище (4) установлено меньшим основанием вниз, а купол (3), наоборот, вверх. Внешняя часть резервуара и днища (4) обмотана нагревательной лентой (5), соединенной с терморегулятором (6). Внутри резервуара (1) находится перемешивающее устройство, представляющее собой установленные перпендикулярно на горизонтальном валу (7) двухлопастные мешалки (8). Вал (7) смещен вниз от центра резервуара (1). Лопасти (9) мешалки (8) имеют сетчатую конструкцию трапецеидальной формы, сужающейся к оси вала (7). Размах лопастей (9), расположенных в центре вала, больше размаха соседних лопастей. Технический результат - расширение ассортимента установок переработки органических отходов сельскохозяйственного производства, получение биологического удобрения без запаха, обеззараженного, которое может применяться в качестве удобрения без дополнительных операций. 2 ил.
Предлагаемое изобретение относится к сельскому хозяйству, предназначено для анаэробного сбраживания органических отходов сельскохозяйственного производства и может быть использовано для производства биогаза, органических удобрений и кормовой биологической добавки.
Известен бытовой метантенк (RU 2491233, C02F 11/04, 27.08.2013 г.), состоящий из цилиндрического корпуса с теплоизоляцией, который разделен перфорированными перегородками на 4 секции - камеры брожения. Устройство имеет загрузочный и выгрузочный патрубки, гидравлический затвор для отвода биогаза и заключен в жесткий кожух.
Недостатком данного устройства является сложность конструкции из-за делений на секции, что для малых метантенков необязательно, ввиду того, что это не влияет на процесс производства биогаза. Устройство не имеет перемешивающего механизма, что могло бы повысить производство биогаза и сократить длительность брожения.
Известен биореактор (RU 2427123, C02F 3/28, C02F 11/04, А01С 3/02, опубл. 27.08.2011), состоящий из корпуса, представляющего собой стальную металлическую трубчатую емкость, разделенную перегородками-сегментами на несколько секций. Внутри рабочей части корпуса, подключенной к газгольдеру, горизонтально установлена мешалка с лопастями, смещенная от центра емкости.
Недостатком данного биореактора является сложность конструкции, недостаточно высокая степень эффективности перемешивания сбраживаемой массы, что не влияет на повышение выхода биогаза.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является биореактор (см. RU 124261 U1, C05F 3/00, опубл. 20.01.2013 г.), состоящий из вертикального цилиндрического герметичного резервуара с конусным днищем и сферическим куполом, установленного на опорах. Днище резервуара обтянуто нагревательной лентой. Резервуар снабжен загрузочным и выгрузочным патрубками, патрубком для отвода биогаза.
Недостатком данного биореактора является отсутствие перемешивающего устройства, что не обеспечивает полноту сбраживания субстрата и замедляет скорость выхода биогаза в связи с образованием корки в верхней части резервуара.
Техническим результатом изобретения является повышение производительности и увеличение выхода биогаза.
Указанный выше технический результат достигается тем, что в биогазовой установке, включающей герметичный вертикальный цилиндрический резервуар, установленный на опорах, загрузочный и выгрузочный патрубки, патрубок для отвода биогаза, резервуар снабжен днищем в форме усеченного конуса, обтянутого нагревательной лентой, согласно изобретению резервуар обмотан нагревательной лентой и снабжен куполом, имеющим форму усеченного конуса, обращенного меньшим основанием вверх, внутри резервуара установлено перемешивающее устройство, представляющее собой установленное перпендикулярно на горизонтальном валу, смещенного от центра резервуара вниз, двухлопастные мешалки, лопасти которых имеют сетчатую конструкцию трапецеидальной формы, сужающейся к оси вала, при этом размах лопастей, расположенных в центре вала, больше размаха соседних лопастей.
Отличительными признаками заявляемого устройства являются наличие нового конструктивного элемента, а именно лопастных мешалок сетчатой конструкции, также обмотка резервуара нагревательной лентой.
Дополнительная обмотка резервуара нагревательной лентой позволяет ускорить процессы брожения в резервуаре, тем самым повысить производительность установки.
Наличие перемешивающего устройства в установке с сетчатой формой лопастей позволяет достигнуть равномерного распределения групп анаэробных бактерий в резервуаре, что ускоряет их доступ к несброженному субстрату. Выполнение лопастей центральной мешалки с размахом большим, чем у боковых соседних лопастей, а также выполнение их трапецеидальной формы, расширяющейся наружу (или сужающейся к оси вала), как бы повторяет форму конического днища и при вращении мешалок создают необходимые турбулентные вихри вокруг лопастей, предотвращают выпадение осадков на днище и стенках резервуара, тем самым обеспечивают равномерное распределение температуры по всему объему резервуара, что ускоряет процессы брожения и увеличивает выход биогаза. Сетчатая форма конструкции позволяет сохранить оптимальное количество собранных в группы бактерий, необходимое для интенсивного брожения, не разбивая бактерии на единичные атомы, для брожения субстрата которым нужно собраться в малые группы для начала интенсивной переработки субстрата. Это обеспечивает высокую скорость и степень разложения субстрата, что увеличивает выход биогаза и тем самым повышает производительность установки.
На фиг.1 изображен внешний вид биогазовой установки, на фиг 2 - разрез А-А на фиг.1.
Биогазовая установка содержит вертикальный герметичный цилиндрический резервуар 1, установленный на опорах 2 и снабженный куполом 3 и днищем 4, имеющими форму усеченного конуса. Днище 4 установлено меньшим основанием вниз, а купол 3, наоборот, - вверх. Внешняя часть резервуара 1 и днища 4 обмотана нагревательной лентой 5, соединенной с терморегулятором 6. Внутри резервуара 1 находится перемешивающее устройство, представляющее собой установленные перпендикулярно на горизонтальном валу 7 двухлопастные мешалки 8. Вал 7 смещен вниз от центра резервуара 1. Лопасти 9 мешалки 8 имеют сетчатую конструкцию трапецеидальной формы, сужающейся к оси вала 7. Размах лопастей 9, расположенных в центре вала 7, больше размаха соседних лопастей.
На куполе 3 резервуара 1 установлены загрузочный патрубок 10, датчик давления 11, патрубок 12 для отвода биогаза. В нижней части конического днища 4 расположен выгрузочный патрубок 13.
Биогазовая установка работает следующим образом.
Для создания анаэробной среды в резервуар через загрузочный патрубок 10 заливают воду до полного заполнения. Далее исходный материал в виде органических отходов животноводства (разжиженный свежий навоз (помет) с влажностью 92-93%) вливают в резервуар 1 и заполняют его до уровня 2/3 от высоты резервуара 1. При этом навоз самотеком стекает в емкость резервуара 1, а вода сливается через выгрузочный патрубок 13. После заполнения резервуара 1 все вентили установки плотно закрывают, включают нагревательную ленту 5, регулируемую терморегулятором 6, который поддерживает температуру в пределах 33-36°C. Субстрат сбраживается в установке 6 суток до образования биогаза. Образующийся биогаз скапливается в вакуумном пространстве, образованном под куполом 3 и частью резервуара 1, и выходит через патрубок 12. В процессе переработки навоза и образования биогаза в анаэробной среде необходимо периодическое перемешивание субстрата для равномерного обеспечения питательными веществами метанобразующих бактерий, предотвращения осадочного материала и корки в верхнем слое установки, которая препятствует выходу биогаза. Лопасти 9 перемешивающего устройства обеспечивают наиболее полное перемешивание субстрата, их сетчатая конструкция разрушает большие группы бактерий и образующуюся корку в верхней части субстрата. Центральная мешалка с большим размахом лопастей предотвращает выпадение осадков на днище 4 и вместе с боковыми мешалками обеспечивают интенсивное перемешивание субстрата, ускоряя процессы брожения в резервуаре 1. После 6-го дня осуществляют выгрузку переработанных отходов в объеме 18-20 литров через выгрузочный патрубок 13 и одновременно загружают резервуар новым сырьем. Затем выгрузку переработанных отходов осуществляют периодически каждые 2 дня во время загрузки резервуара 1 новым сырьем.
Давление в куполе резервуара 1 отслеживается при помощи датчика 11.
Получаемый из биогазовой установки газ может применяться в бытовых нуждах, а переработанный субстрат является биологическим удобрением. Он лишен специфического запаха, полностью обеззаражен и может применяться в качестве удобрения без дополнительных операций. Также данный субстрат после определенных технических операций может быть использован в качестве кормовой добавки для сельскохозяйственных животных.
Биогазовая установка, включающая герметичный вертикальный цилиндрический резервуар, установленный на опорах, загрузочный и выгрузочный патрубки, патрубок для отвода биогаза, резервуар снабжен днищем в форме усеченного конуса, обтянутого нагревательной лентой, отличающаяся тем, что резервуар обмотан нагревательной лентой и снабжен куполом, имеющим форму усеченного конуса, обращенного меньшим основанием вверх, внутри резервуара установлено перемешивающее устройство, представляющее собой установленные перпендикулярно на горизонтальном валу, смещенном от центра резервуара вниз, двухлопастные мешалки, лопасти которых имеют сетчатую конструкцию трапецеидальной формы, сужающейся к оси вала, при этом размах лопастей, расположенных в центре вала, больше размаха соседних лопастей.
