Спосіб очищення відходів тваринництва

Реферат: Спосіб очищення відходів тваринництва, який включає: створення відстійного басейну, що включає набір підрозділів на різних рівнях в басейні, пов'язаних з відповідним набором концентрацій розчиненого кисню, причому кожен підрозділ відстійного басейну має різну концентрацію розчиненого кисню; створення інкубатора, що включає набір підрозділів, пов'язаних з відповідним набором концентрацій розчиненого кисню, причому кожен підрозділ інкубатора має різну концентрацію розчиненого кисню. Об'єм стічних вод з кожного підрозділу відстійного басейну переносять у відповідний підрозділ інкубатора, що має значною мірою схожу концентрацію розчиненого кисню, що і вказаний підрозділ відстійного басейну. Перший очищений об'єм стічних вод отримують у вказаному відповідному підрозділі інкубатора, що відповідає за ріст першого мікроорганізму, який використовує першу сполуку у вказаному об'ємі стічних вод як субстрат для росту, причому перший мікроорганізм робить можливим першу хімічну реакцію, яка змінює першу сполуку. UA 100596 C2 (12) UA 100596 C2 UA 100596 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Передумови створення винаходу Галузь винаходу Даний винахід, загалом, стосується системи очищення біологічних відходів, і, більш конкретно, системи усунення відходів тваринництва за допомогою аеробного і анаеробного бактеріального зброджування. Опис попереднього рівня техніки У зв'язку з глобальним збільшенням населення, існує пов'язана з цим необхідність в збільшенні виробництва харчових продуктів. Широкомасштабні виробництва харчових продуктів, такі як концентровані відгодівельні комплекси (CAFO), виробляють великі об'єми відходів тваринництва. Відходи тваринництва можуть містити такі складові, як гній, речовини добрив, вуглеводні і антибіотики. Багато із вказаних складових повинні бути очищені для того, щоб ослабити негативний вплив на навколишнє середовище, що викликається вказаними речовинами. Таким чином, необхідні ефективні способи очищення біологічних відходів для підтримки стійкого з точки зору навколишнього середовища виробництва харчових продуктів для зростаючого населення. Один популярний спосіб очищення відходів тваринництва полягає у використанні відстійних басейнів для відходів тваринництва. Відстійний басейн для відходів тваринництва являє собою герметичний резервуар, всередині якого рідкі відходи тваринництва об'єднують з водою з отриманням стічних вод, що підлягають очищенню. Типово, рідкі відходи, що підлягають очищенню, змішують із зібраною дощовою водою. Відстійні басейни для відходів тваринництва діють як «реактори ферментативного розкладання», в яких анаеробні і аеробні бактерії розкладають речовини стічних вод на гази, рідини і осад, таким чином, очищаючи речовини. Анаеробні бактерії являють собою бактерії, які не виживають в присутності вільного кисню. Аеробні бактерії для свого виживання вимагають вільного елементарного (розчиненого) кисню. Анаеробні відстійні басейни звичайно використовують для обробки відходів тваринництва. Анаеробні бактерії можуть розкладати або «зброджувати» більше органічних сполук на одиницю об'єму відстійного басейну в порівнянні з аеробними бактеріями, і, переважно, їх використовують для обробки концентрованих органічних відходів. Оскільки анаеробне зброджування не залежить від розчиненого кисню, відстійні басейни можуть бути значно глибшими і вимагають меншу площу поверхні, таким чином, роблячи можливим очищення більшого об'єму відходів. Однак анаеробне зброджування приводить до отримання і виділення токсичних газів, головним чином, сірководню, аміаку і проміжних продуктів органічних кислот. Аеробні відстійні басейни очищають відходи тваринництва при використанні аеробних бактерій. Головна перевага аеробних відстійних басейнів полягає в тому, що аеробне зброджування відходів тваринництва має тенденцію більш повно очищати органічні сполуки, присутні в стічних водах, в порівнянні з анаеробним зброджуванням. Аеробне зброджування відходів тваринництва також приводить до отримання відносно позбавлених запаху кінцевих продуктів. У аеробних відстійних басейнах дифузія кисню відбувається по поверхні відстійного басейну, приводячи до збільшеної концентрації кисню, яка робить можливим ріст аеробних бактерій. У зв'язку з необхідністю збільшеної концентрації кисню, природні аеробні відстійні басейни розроблені, виходячи з площі поверхні, а не з об'єму. Глибина води в аеробних басейнах звичайно невелика, в діапазоні від 3 до 5 футів. Виходячи з цього, потрібні більші кількості землі для природних аеробних відстійних басейнів - не менше ніж в 25 разів більші площі поверхні і в 10 разів більшого об'єму в порівнянні з анаеробним відстійним басейном глибиною 10 футів. Таким чином, природні аеробні відстійні басейни є непрактичними, і звичайно їх не використовують для очищення відходів тваринництва. Для компенсації нестачі площі поверхні деякі аеробні відстійні басейни аерують механічно. Двостадійні відстійні басейни забезпечують один спосіб комбінації переваг аеробного зброджування і анаеробного зброджування відходів тваринництва. У відстійних басейнах двох стадій відходи, що надходять, спочатку вводять в анаеробний відстійний басейн першої стадії. Переливання з анаеробного відстійного басейну першої стадії вводять в аеробний відстійний басейн другої стадії. Це приводить до отримання кінцевого продукту стічних вод, який має менший запах і меншу кількість органічних твердих речовин в порівнянні з виключно анаеробним зброджуванням. Однак двостадійні відстійні басейни вимагають підтримки двох окремих відстійних басейнів і їх відповідних бактеріальних популяцій. Додатково, анаеробний відстійний басейн першої стадії продовжує продукувати токсичні гази. Таким чином, існує необхідність в системах, які одночасно максимізують ефективність очищення і повноту очищення. Існує додаткова необхідність в системах, які утилізовували б побічні продукти очищення. 1 UA 100596 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Суть винаходу Один з варіантів здійснення даного винаходу включає спосіб очищення стічних вод, що містять відходи тваринництва. Мікрогазова система, що обслуговується, створює відстійний басейн для відходів стічних вод. Відстійний басейн включає набір підрозділів або «рівнів», причому кожен рівень має унікальну концентрацію розчиненого кисню, згідно з градієнтом кисню, присутнього у відстійному басейні. Мікрогазова система, що обслуговується, переносить стічні води з кожного рівня відстійного басейну на відповідний рівень інкубатора, що має ту ж концентрацію розчиненого кисню, що і рівень відстійного басейну. Інкубатор містить набір мікроорганізмів, які зброджують органічні сполуки стічних вод, утворюючи очищені стічні води. Мікрогазова система, що обслуговується, переносить стічні води і мікроорганізми з інкубатора у відстійний басейн. Інший варіант здійснення даного винаходу включає спосіб розмноження водоростей при використанні побічних продуктів анаеробного зброджування. Мікрогазова система, що обслуговується, переносить анаеробні відходи з анаеробного рівня відстійного басейну до реакційної посудини, що містить мезотермофільні і термофільні бактерії. Мезотермофільні і термофільні бактерії здійснюють анаеробне зброджування анаеробних відходів в реакційній посудині. Мікрогазова система, що обслуговується, збирає газоподібні побічні продукти від анаеробного зброджування в трубопровід. Мікрогазова система, що обслуговується, переносить газоподібні побічні продукти з трубопроводу до трубок для росту, що містять водорості. Водорості розмножуються в трубках для росту, споживаючи газоподібні побічні продукти. Мікрогазова система, що обслуговується, переносить водорості з трубок для росту на рівень відстійного басейну, де водорості беруть участь у встановленні концентрації розчиненого кисню, здійснюючи реакції фотосинтезу. Інший варіант здійснення даного винаходу включає спосіб виробництва метану. Як описано вище, мікрогазова система, що обслуговується, збирає газоподібний побічний продукт від анаеробного зброджування в трубопровід. Мікрогазова система, що обслуговується, переносить газоподібні побічні продукти до фільтра. Мікрогазова система, що обслуговується, відфільтровує газоподібні побічні продукти з отриманням метану. Короткий опис креслень Фіг. 1 являє собою схему верхнього рівня мікрогазової системи, що обслуговується, згідно з одним з варіантів здійснення. Фіг. 2 являє собою докладну схему, що ілюструє блок фотореактора згідно з одним з варіантів здійснення. Фіг. 3 являє собою докладну схему, що ілюструє відстійний басейн згідно з одним з варіантів здійснення. Фіг. 4 являє собою докладну схему, що ілюструє інкубаційну камеру згідно з одним з варіантів здійснення. Фіг. 5 являє собою блок-схему, що ілюструє стадії, здійснювані мікрогазовою системою, що обслуговується, для очищення стічних вод згідно з одним з варіантів здійснення даного винаходу. Фіг. 6 являє собою блок-схему, що ілюструє стадії, здійснювані мікрогазовою системою, що обслуговується, для росту водоростей і/або отримання метану згідно з одним з варіантів здійснення справжнього винаходу. Докладний опис винаходу Фіг. 1 являє собою схему верхнього рівня мікрогазової системи 100, що обслуговується. Мікрогазова обслуговувана система 100 функціонує для очищення відходів тваринництва, що виробляються крупномасштабними відгодівельний комплексами, такими як концентровані відгодівельний комплекси (CAFO). Очищення, як використовується тут, належить до способу, за допомогою якого обробляють речовину для видалення сполук з речовини і/або перетворення сполук в речовину (наприклад, хімічно перетворювати сполуки в інші сполуки), так, що негативний вплив речовини в отриманій речовині ослаблюється. Відходи тваринництва можуть включати, але не обмежуються перерахованим, гній, патогени з навколишнього середовища, органічні сполуки і неорганічні сполуки. Конкретний склад відходів тваринництва може залежати від чинників, що включають: живлення, що використовується в тваринницькому комплексі, добриво, що використовується в тваринницькому комплексі, антибіотики, що використовуються в тваринницькому комплексі, органічні сполуки, такі як гормони, що використовуються в тваринницькому комплексі, і інших сполук, присутніх в тваринницькому комплексі, таких як вуглеводні і сірковмісні сполуки. Мікрогазова обслуговувана система 100 очищає відходи тваринництва за допомогою розмноження мікроорганізмів і макроорганізмів, які очищають або «зброджують» сполуки у 2 UA 100596 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 відходах тваринництва за допомогою хімічних реакцій, в яких сполуки використовуються як субстрат для росту бактерій. Зростаючі бактерії полегшують або здійснюють хімічні реакції, які очищають сполуки. Мікроорганізми, на які посилаються тут, включають еукаріотичні мікроорганізми, прокаріотичні мікроорганізми і фотосинтезуючі еукаріотичні мікроорганізми. Макроорганізми, які очищають органічні сполуки, можуть включати представників сімейства водоростей. Мікрогазова обслуговувана система 100 включає відстійний басейн 102. Відстійний басейн 102, як позначається тут, являє собою трьохмірний резервуар, що використовується для утримання об'єму стічних вод. Стічні води, як позначається тут, являють собою композицію рідких відходів тваринництва і води. У залежності від стадії очищення, органічні сполуки в стічних водах можуть бути частково очищеними або повністю очищеними. У одному з варіантів здійснення відстійний басейн має 946 футів в довжину, 71 фут завширшки і 18 футів в глибину, 3 ємність 551000 фут . Відстійний басейн 102 розділений на чутливі до тиску горизонтальні складові частини або «рівні», згідно з градієнтом кисню. У одному з варіантів здійснення кожен з рівнів має тиск 0,4 фунта на квадратний метр (psia). У ілюстрованому варіанті здійснення відстійний басейн поділений горизонтально на сім горизонтальних рівнів. Поверхневий рівень і рівень, безпосередньо під поверхневим рівнем (рівень 1 і рівень 2, відповідно) містять найбільші концентрації розчиненого кисню і спільно називаються «аеробними рівнями». Рівень на дні відстійного басейну (рівень 7) не містить розчиненого кисню, і його позначають як «анаеробний рівень». Рівні між аеробними рівнями (рівні 1 і 2) і анаеробним рівнем (рівень 7) разом позначають як факультативні рівні (рівні 3, 4, 5 і 6). Вказані рівні мають відповідні концентрації розчиненого кисню, які обернено пропорційні їхній відстані від поверхні відстійного басейну 102. У конкретному варіанті здійснення один або декілька аеробних рівнів мають максимальну регульовану концентрацію кисню 5 мг/л. Стічні води на кожному відповідному рівні відстійного басейну 102 включають концентрацію кисню, композицію сполук і композицію організмів, яка є унікальною для цього рівня. Різні концентрації кисню на кожному з рівнів викликають ріст мікроорганізмів і макроорганізмів, які є специфічними для концентрацій кисню. Композиція мікроорганізмів і макроорганізмів на кожному рівні змінює композицію стічних вод на рівні шляхом «зброджування» сполук в стічних водах. У результаті, типи сполук, які піддають очищенню, на кожному рівні являють собою різні, в залежності від типів організмів, які ростуть при концентрації кисню рівня. Таку відмінність в очищенні через відмінності в концентрації кисню на кожному рівні належать до «стратифікації». Оскільки стратифікація дозволяє очищати різні типи сполук, очищення стічних вод являє собою більш повну або «завершену» в порівнянні з системами, в яких проводять очищення при гомогенній концентрації кисню. Мікрогазова обслуговувана система 100 отримує неочищені стічні води, що означаються тут як «вхідні стічні води» з тваринницьких комплексів. У конкретному варіанті здійснення воду отримують з промивної системи. Кількість рідких відходів, що отримуються мікрогазовою системою 100, що обслуговується, може змінюватися, в залежності від числа тварин в тваринницькому комплексі. Кількість води, що отримується на тварину на день, може змінюватися в діапазоні від 40 до 70 галонів, і кількість твердих відходів, що отримуються на тварину на день, може змінюватися в діапазоні від 80 до 150 фунтів, в залежності від маси тварини. Мікрогазова обслуговувана система 100 очищає вхідні стічні води з отриманням рідких стічних вод, з яких видалені значною мірою всі сполуки, які негативно впливають на навколишнє середовище. Мікрогазова обслуговувана система 100 додатково очищає вхідні стічні води з виходом рідких стічних вод, з яких видалені значною мірою всі сполуки, які негативно впливають на навколишнє середовище, і твердої біомаси. Рідкі стічні води, отримані з мікрогазовою системи 100, що обслуговується, використовують в сільськогосподарських процесах, таких як іригація. Тверді біомаси, отримані з мікрогазовою системи 100, що обслуговується, використовують як нетоксичну підстилку при процесах в молочному господарстві і як добриво в сільськогосподарських процесах. Вхідні стічні води і стічні води оцінюють для визначення кількості небажаних сполук до, після і під час очищення. Відповідні способи оцінки небажаних сполук у вхідних стічних водах і стічних водах описані в 21-м виданні "Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater", опублікованому Американською асоціацією працівників охорони здоров'я (American Public Health Association (APHA)), Американською асоціацією водопостачання (the American Water Works Association (AWWA)) і Федерацією водного навколишнього середовища (the Water Environment 3 UA 100596 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Federation (WEF)). Якщо кількість небажаних сполук в стічних водах показує, що стічні води є ефективно очищеними, Мікрогазова обслуговувана система 100 випускає рідкі стічні води. Мікрогазова обслуговувана система 100 включає інкубаційну камеру 104, що містить один або декілька інкубаторів 120. Мікрогазова обслуговувана система 100 використовує інкубатори 120 для розмноження специфічних типів бактерій при використанні стічних вод з відстійного басейну. У інкубаторах 120 сполуки в стічних водах додатково «зброджуються» за рахунок розмноження бактерій. Згідно з варіантом здійснення, різні інкубатори 120 можуть бути використані для розмноження різних груп бактерій, різних видів бактерій або різних штамів бактерій. У одному варіанті здійснення різні інкубатори 120 використовують для розмноження різних груп бактерій, де групи бактерій основуються на типах зброджуваних сполук. Розмноження кожної групи бактерій залежить від концентрації типу сполук, які вони зброджують. Таким чином, висока концентрація сполук в стічних водах буде приводити до відповідного росту типу бактерій, які зброджують цю сполуку. У конкретному варіанті здійснення інкубатори 120 використовують для розмноження фосфорні бактерії, нітробактерії, сіркобактерії і бактерії, що зброджують вуглеводні. Термін фосфорні бактерії, як використовується тут, стосуються бактерій, які мають здатність солюбілізувати нерозчинні неорганічні фосфати, роблячи їх біодоступними для рослин як добрива. Розчинення неорганічного фосфату зумовлене виробництвом органічних кислот цими організмами. Відомо так само, що фосфобактерії продукують амінокислоти, вітаміни і такі стимулюючі ріст речовини, як індол-оцтова кислота (IAA) і гіберелова кислота (GA3), які допомагають поліпшувати ріст рослин. Термін сіркобактерії, як використовується тут, належить до Сіркоредукуючих бактерій і до сульфатредукуючих бактерій. Сіркоредукуючі бактерії включають декілька груп бактерій, які відновлюють елементарну сірку до сірководню. Вони сполучають цю реакцію з окисненням ацетату, сукцинату або інших органічних сполук. Сульфатредукуючі бактерії використовують сульфат як окиснювальний агент, відновлюючи його до сульфіду. Більшість сульфатредукуючих бактерій можуть також розкладати інші окиснені сполуки, такі як сульфіт і тіосульфат або елементарну сірку. Вказаний тип хімічної реакції називають дисиміляцією, оскільки сірка не включається - асимілюється - в будь-яку органічну сполуку. Сульфатредукуючі бактерії є звичайними в анаеробних умовах. Термін нітробактерії, як використовується тут, стосуються бактерій, які окиснюють сполуки амонію в нітрити і/або нітрити в нітрат. Нітробактерії часто знаходять в анаеробних умовах, таких як ґрунт. Бактерії, що розщеплюють вуглеводні, як використовується тут, стосуються бактерій, які мають здатність каталізувати розщеплення вуглеводнів, таких як нафта, що виявляється в навколишньому середовищі. Як і відстійний басейн 102, кожен інкубатор 120 поділений на рівні, де кожен рівень має різну концентрацію кисню згідно з цим рівнем. У більшості варіантів здійснення число рівнів у відстійному басейні 102 відповідає числу рівнів в інкубаторі 120. Розподільник 150 і колектор 160, кожен включає набір труб, які зв'язують рівні відстійного басейну з відповідними рівнями інкубатора. Кожен інкубатор 120 отримує стічні води з відстійного басейну 102 через колектор 160. Кожен інкубатор 120 передає стічні води назад у відстійний басейн 102 через розподільник 150. У варіанті здійснення, зображеному на фіг. 1, розподільник 150 і колектор 160 включають 7 труб, які з'єднують 7 рівнів відстійного басейну 102 з 7 відповідними рівнями інкубатора 120. У деяких варіантах здійснення розподільник 150 додатково містить додаткову трубу, що використовується для порушення або виштовхування осаду на дні відстійного басейну в ході реалізації. У конкретному варіанті здійснення розподільник 150 і/або колектор 160 сконструйовані при використанні обсадної труби з нержавіючої сталі діаметром 3 дюйми, що з’єднується з 7 розподільними камерами (одна на кожному рівні). Обсадна труба приєднана до 6-дюймової рейкової балки тільки зверху і має напрямну знизу. Вказана обсадна труба може бути видалена для технічного обслуговування і легко встановлена назад без видалення підтримуючої рейкової балки. Невеликий цементний майданчик на рівні ґрунту втримує рейкову балку. Для кожної труби можуть бути забезпечені відсічний і роз'єднувальний клапан, а також повітряний розвантажувальний клапан. У разі вбудовування або закупорювання, індивідуальну трубу можна продути стиснутим повітрям. Розподільник 150 і колектор 160 також можуть мати різні швидкості потоку. У одному з варіантів здійснення винаходу труби в розподільнику 150 мають швидкість потоку від 0,5 до 1 галона на хвилину (gpm) і труби колектора 160 мають швидкість потоку вдвічі більшу (тобто, від 1 до 2 gpm). 4 UA 100596 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 У деяких варіантах здійснення розподільник 150 містить систему розпилення повітря 170. У таких варіантах здійснення відведення 175 використовують для відведення повітря для продовження бактеріального росту в трубу, що з'єднує рівень 1 відстійного басейну з рівнем 1 інкубатора. У варіанті здійснення, що ілюструється, існують розпилювальні повітря пристрої 170, підвішені нижче за рівень 2 на кожному з розподільників 150. У конкретному варіанті здійснення кожен розпилювальний повітря пристрій 170 включає розподільний патрубок діаметром 4 дюйми, оснащений розпилювачем повітря з дрібнобульбашковою мембраною, що має діаметр 20 дюймів і забезпечує приблизно 5 стандартних кубічних футів на хвилину (scfm) кисню. У тих же варіантах здійснення розпилювальний повітря пристрій 170 може також розбиратися зверху для технічного обслуговування. У варіанті здійснення, що ілюструється, розпилювачі розташовуються півколом. У конкретному варіанті здійснення розпилювачі розташовуються півколом, яке має діаметр 3 фута. У варіанті здійснення, що ілюструється, кожен з розпилювальних повітря пристроїв 170 з’єднаний з єдиним підводом 176 повітря. Мікрогазова обслуговувана система 100 додатково містить блок 135 фотореакторів, який включає реактор 140 і набір трубок 130 для росту водоростей. У реакторі 140 ростуть термофільні і/або мезофільні бактерії, які «зброджують» відходи шляхом анаеробних реакцій, які очищають органічні сполуки у відходах. Реактор 140 збирає парникові гази (наприклад, CO 2, метан і оксид азоту), що вивільняються при бактеріальному термофільному або базофільному зброджуванні твердих відходів, і переносить парникові гази в трубки 130 для росту водоростей. У трубках 130 для росту водоростей відбувається ріст водоростей, які споживають парникові гази. Реактор 140 і трубки 130 для росту водоростей являють собою такі, як детально описано нижче з посиланням на фіг. 4. На фіг. 2 проілюстрований блок 135 фотореакторів, який містить реактор 140 і набір трубок 130 для росту водоростей. У реакторі 140 здійснюється анаеробне зброджування відходів. Процес анаеробного зброджування починається з бактеріального гідролізу речовин, що вводяться для того, щоб розщепити нерозчинні органічні полімери, такі як вуглеводи, і зробити їх доступними для інших бактерій. Потім кислотопродукуючі бактерії перетворюють цукор і амінокислоти в діоксид вуглецю, водень, аміак і органічні кислоти. Ацетогенні бактерії потім перетворюють ці отримані органічні кислоти в оцтову кислоту, з отриманням додаткових аміаку, водню і діоксиду вуглецю. Метаногенні бактерії перетворюють вказані продукти в метан і діоксид вуглецю. Придатні кислотопродукуючі, ацетогенні і метаногенні бактерії для росту в реакторі 140 перераховані в додатку A. Кислотопродукуючі, ацетогенні і метаногенні бактерії, які являють собою комерційно доступні від America Type Culture Collection (ATCC) Biological Resource Center of Manassas, VA, перераховані в додатку А разом з їхніми номерами по каталогу ATCC. Згідно з варіантом здійснення, кислотопродукуючі, ацетогенні і метаногенні бактерії можуть являти собою або термофільні бактерії, або мезофільні бактерії, або їх комбінації. Термофільні бактерії, як визначено тут, являють собою бактерії, які ростуть при високих температурах (в діапазоні від 45 до 80 градусів Цельсія). Мезофільні бактерії, як визначено тут, являють собою бактерії, які ростуть при відносно високих температурах (в діапазоні від 15 до 40 градусів Цельсія). Згідно з варіантом здійснення, в реакторі 140 можуть рости термофільні і/або мезофільні бактерії окремо, в різних реакторах 140 або в тому ж самому реакторі 140 з температурним градієнтом. У реактор 140 надходять анаеробні відходи з анаеробного рівня відстійного басейну 102. У варіанті здійснення, що ілюструється, в реактор 140 надходять анаеробні відходи з 7 рівня відстійного басейну. У одному варіанті здійснення винаходу анаеробні відходи являють собою стічні води, що містять в діапазоні від 20% до 30% суспендованих твердих речовин. У деяких варіантах здійснення реактор 140 включає танк 210 витримки, що використовується для зберігання анаеробних відходів до зброджування. У конкретному варіанті здійснення танк 210 витримки має ємність 100 галонів (400 літрів). У деяких варіантах здійснення танк 210 витримки включає мішалку, що використовується для утримання твердої речовини суспендованим в стічних водах. Реактор 140 додатково включає реакційну посудину 220, в якій термофільні або мезофільні бактерії здійснюють анаеробне зброджування відходів. У реакційну посудину 220 надходять анаеробні відходи з танка витримки. Швидкість, при якій в реакційну посудину 220 надходять анаеробні відходи з танка витримки, залежить від швидкості отримання парникових газів, що виробляються анаеробним зброджуванням відходів в реакційній посудині 220. У варіанті здійснення, що ілюструється, в реакційну посудину 220 надходять анаеробні відходи з танка 210 витримки при використанні насоса 225. У конкретному варіанті здійснення, в реакційну посудину 220 надходять анаеробні відходи з танка 210 витримки під дією сили тяжіння. 5 UA 100596 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Реакційну посудину 220 нагрівають для оптимізації росту термофільних і/або мезофільних бактерій для анаеробного зброджування. Згідно з варіантом здійснення температура може складати в діапазоні від 97 до 145 градусів Фаренгейта. У конкретному варіанті здійснення температура становить 99 градусів Фаренгейта. У одному з варіантів здійснення реакційна посудина 220 являє собою закриту скошену посудину з дном, що нагрівається. У даному варіанті здійснення термальна подушка (наприклад, парова подушка або подушка з гарячої води) забезпечує нагрівання дна реакційної посудини 220. Насос 226 розташовується на дні скосу для збирання твердих продуктів анаеробного зброджування 218, що позначаються тут як «осад», і перекачує осад 218 на анаеробний рівень відстійного басейну. У більшості варіантів здійснення реакційна посудина 220 являє собою герметичну стальну посудину з регулюванням тиску, температури і рівня і з регулюванням для аналізу газу, що продукується в посудині 220. Згідно з варіантом здійснення, розмір реакційної посудини 220 може варіювати в залежності від часу і площі поверхні, необхідних для анаеробного зброджування. Реакційна посудина 220 з’єднана з розподіляючим газ колектором 230, який переносить побічні газоподібні продукти анаеробного зброджування з реакційної посудини 220 до трубок росту водоростей 130. Розподіляючий газ колектор 230 акумулює газ, зібраний в реакційній посудині 220 за допомогою стійкого до вибухів припливного вентилятора 275. У більшості варіантів здійснення колектор 230 знаходиться при трохи позитивному тиску (наприклад, 12 psi) для подолання водної колони в трубках росту водоростей 130. Розподіляючий газ колектор 230 включає клапани контролю потоку, що використовуються для регулювання потоку газу до кожної трубки росту водоростей для належного росту водоростей. Розподіляючий газ колектор 230 додатково включає пристрої безпеки, такі як запобіжний клапан і диск, що руйнується при вибуху. У альтернативних варіантах здійснення винаходу розподіляючий газ колектор 230 переносить парникові гази з реакційної посудини 220 до установки очищення метану. Установка очищення метану включає фільтр з активованого вугілля для видалення сірководню з газоподібних побічних продуктів. Установка очищення метану додатково включає реакційну камеру, в якій газоподібний побічний продукт піддають підвищеному тиску приблизно 600 фунтів на квадратний дюйм і пропускають через воду для видалення діоксиду вуглецю і вугільної кислоти. Після видалення сірководню, діоксиду вуглецю і вугільної кислоти, газоподібний продукт складається головним чином з метану. Трубки 130 для росту водоростей являють собою циліндричні контейнери, що використовуються для росту водоростей. Водорості, як використовується тут, можуть належати до будь-якого типу водоростей, включаючи як прокаріотичні водорості (синьо-зелені бактерії), так і еукаріотичні водорості. Придатні водорості для росту в трубках 130 для росту водоростей перераховані в додатку А. Водорості, які являють собою комерційно доступні від АТСС і Carolina Biological Supply Company Burlington, North Carolina перераховані в додатку G разом з їхніми каталожними номерами. Згідно з одним варіантом здійснення винаходу, трубки 130 для росту водоростей можуть бути прозорими, для того, щоб забезпечувати водорості світлом для фотосинтезу, і/або трубки для росту водоростей можуть бути чорними, для того, щоб примусити водорості використати шляхи енергетичного метаболізму, відмінні від фотосинтезу. У більшості варіантів здійснення набір трубок для росту водоростей включає прозорі трубки для росту водоростей, і непрозорі для освітлення або «чорні» трубки для росту водоростей. У конкретному варіанті здійснення трубки 130 для росту водоростей включають 3 прозорі трубки для росту водоростей і 2 чорні трубки для росту водоростей. Трубки 130 для росту водоростей звичайно виготовлені з пластику, такого як акриловий або поліуретан. Згідно з варіантом здійснення трубки для росту водоростей можуть бути висотою в діапазоні від 5 до 17 футів. У конкретному варіанті здійснення трубки для росту водоростей становлять висоту 10 футів. Спочатку трубки 130 для росту водоростей наповнені змішаною водою 203 з аеробним шаром відстійного басейну 102 і маточними водоростями для затравки росту водоростей. У більшості варіантів здійснення трубки 130 для росту водоростей знову заповнюють свіжою змішаною водою 203 з аеробного шару відстійного басейну 102 щодня. Трубки 130 для росту водоростей отримують газ з розподіляючого газ колектора 230. Швидкість, при якій трубки 130 для росту водоростей отримують газ з розподіляючого газ колектора 230, залежить від споживання газу водоростями. У деяких варіантах здійснення трубки для росту водоростей містять зворотний клапан, що використовується для забезпечення того, щоб використана вода не потрапляла в газовий колектор. Трубки 130 для росту водоростей нагрівають для оптимізації росту водоростей. У конкретному варіанті здійснення, кожну трубку 130 для росту водоростей нагрівають, для того, 6 UA 100596 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 щоб підтримати температуру приблизно 77 градусів Фаренгейта. Прозорі трубки 130 для росту водоростей забезпечують сонячним або штучним світлом для поліпшення росту водоростей і поглинання парникового газу. У більшості варіантів здійснення прозорі трубки 130 для росту водоростей отримують мінімально 10 годин сонячного світла на день. У конкретному варіанті здійснення прозорі трубки 130 для росту водоростей отримують штучне світло при використанні натрієвих світильників високого тиску (наприклад, 50 Ват на кв. метр в еквіваленті до сонячного світла). У деяких варіантах здійснення використовують додатковий набір ультрафіолетового світла для забезпечення штучного світла для трубок 130 для росту водоростей. Надмірний ріст водоростей 214 в трубках 130 для росту водоростей періодично зменшують на конкретну величину, для того, щоб надати можливість безперервного росту водоростей. Надмірний об'єм водоростей 214 від зменшення потім закачують назад у відстійний басейн 102. У конкретному варіанті здійснення об'єм водоростей в трубках 130 для росту водоростей зменшують на 50% кожні 24 години. У деяких варіантах здійснення надмірний об'єм водоростей 214 можна зменшувати для підтримки сталої температури в трубках 130 для росту водоростей (наприклад, для того, щоб підтримувати температуру при 77 градусах Фаренгейта в трубках для росту водоростей). У одному з варіантів здійснення трубки 130 для росту водоростей містять високошвидкісний подрібнювач, що використовується для подрібнення агломерованого надмірного об'єму водоростей 214 з отриманням розміру, більш легкого в маніпуляції, для полегшення зменшення об'єму. У конкретному варіанті здійснення надмірний об'єм водоростей 214 закачують в аеробний шар відстійного басейну при використанні мембранного насоса 295. Фіг. 3 являє собою докладну схему, що ілюструє відстійний басейн 102 згідно з одним з оточень. Як обговорювалося вище, розподільник 160 функціонує для перенесення мікроорганізмів і стічних вод з інкубатора 120 у відстійний басейн 102. Колектор 150 функціонує для перенесення стічних вод з відстійного басейну 102 в інкубатор 120. Надлишок водоростей 214 переносять з трубок 130 для росту водоростей на аеробний рівень відстійного басейну 102. У варіанті здійснення, що ілюструється відстійний басейн 102 включає 7 рівнів, і Мікрогазова обслуговувана система 100 переносить надлишок водоростей 214 на рівень, розташований безпосередньо під поверхневим рівнем відстійного басейну 102 (рівень 2). Мікрогазова обслуговувана система 100 переносить осад 218, який переноситься на анаеробний рівень (рівень 7) відстійного басейну 102. Мікрогазова обслуговувана система 100 переносить анаеробні відходи з анаеробного рівня відстійного басейну 102 в реактор 140. У варіанті здійснення, що ілюструється, використовують заглибний насос 300 для перекачування анаеробних відходів з відстійного басейну 102 в реактор 140. У конкретному варіанті здійснення заглибний насос 300 має продуктивність 45 галонів на хвилину (gpm). Заглибний насос 300 підвішений під монорельсою під переміщуваною баржею 320, прокладеною через відстійний басейн. Заглибний насос 300 пересувають з низькою швидкістю приблизно 1 фут на хвилину через відстійний басейн при використанні кабельної системи. Баржа 320 пересувається по рейках жорсткої конструкції, простягнутих через відстійний басейн 102, і закріплена на колесах з обох кінців. Баржа 320 може бути переустановлена в різних кінцях відстійного басейну між кінцевими спрямовуючими пристроями при використанні пристрою GPS. Фіг. 4 являє собою докладну схему інкубаційної камери 104 згідно з одним з варіантів здійснення. На фіг. 4 інкубаційна камера проілюстрована з одним інкубатором 120 для полегшення опису. У більшості варіантів здійснення інкубаційна камера включає декілька інкубаторів 120. Інкубаційна камера 104 являє собою ізольовану камеру з контрольованою температурою, що включає один або декілька інкубаторів 120. У одному варіанті здійснення конструкція інкубаційної камери 104 включає стальні колони, балки і ізольовані багатошарові панелі. Інкубаційна камера 104 вміщає інкубатори 120, трубопровід, насоси, бункери 410 для подачі мікроорганізмів і пристрою контролю, зв'язані з інкубатором 120. У одному з варіантів здійснення 2-тонний пристрій HVAC розроблений таким чином, щоб підтримувати температуру при 77ºF і забезпечує прийнятну вентиляцію для інкубаційної камери 104. У деяких варіантах здійснення використовують нагріваючий джерело води насос і геотермальну систему для отримання підземного тепла або кондиціонування повітря для інкубаційної камери 104. Згідно з варіантом здійснення окрема камера може бути використана для обладнання, яке не вимагає ізоляції, нагрівання і кондиціонування повітря, такого як компресійна установка 420. У більшості варіантів здійснення декілька інкубаторів 120 будуть використовуватися для росту різних типів, видів або штамів мікроорганізмів. Вказані «дикі спектри» мікроорганізмів зберігають в бункерах 410 для подачі мікроорганізмів і подають в інкубатори 120 при використанні безперервних завантажувальних пристроїв. Придатні сіркобактерії, ніробактерії, 7 UA 100596 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 фосфорні бактерії, відновлюючі вуглеводні бактерії і інші бактерії для росту в інкубаторах 120 перераховані в додатку В, додатку С, додатку D, додатку Е і додатку F, відповідно. Бактерії, які являють собою комерційно доступні від America Type Culture Collection (ATCC) Biological Resource Center, перераховані в додатках разом з їхніми номерами по каталогу ATCC. Додатково до конкретних типів, видів або штамів мікроорганізмів, що подаються в інкубатор для росту, інші мікроорганізми, вже присутні в стічних водах, можуть рости у відстійному басейні 102 і/або інкубаційних камерах 104. Згідно з варіантом здійснення, мікроорганізми, що подаються в інкубатори 120 з бункерів 410 для подачі мікроорганізмів, можуть являти собою рідкі мікроорганізми, сухі тверді мікроорганізми або будь-яку їх комбінацію. У більшості варіантів здійснення бункер 410 для подачі мікроорганізмів заповнюють рідкими мікроорганізмами і/або сухими твердими мікроорганізмами через сопло на даху інкубаційної камери 104. У кожен інкубатор 120 подають мікроорганізми за допомогою завантажувальної системи. Згідно з варіантом здійснення мікроорганізми можна подавати в інкубатор 120 через систему подачі рідини або систему подачі сухих речовин. Система подачі рідини або система подачі сухих речовин проводить завантаження в інкубатор 120 зі швидкістю потоку, визначеною так, щоб підтримувати специфічну концентрацію мікроорганізмів в інкубаторі 120 (наприклад, 50 частин на мільйон). У одному з варіантів здійснення система завантаження сухих речовин являє собою регульовану вагову систему завантаження безперервної дії зі сталою швидкістю потоку, схожу з системою завантаження, що використовується в фармацевтичних застосуваннях. У конкретному варіанті здійснення систему завантаження сухих речовин використовують спільно з бункером 410 для подачі мікроорганізмів ємністю 5 куб. футів сухих твердих мікроорганізмів. Швидкість потоку, при якій сухі тверді мікроорганізми подають в інкубатор при використанні системи завантаження сухих речовин, становить 0,25 куб. фута на день. У одному з варіантів здійснення система подачі рідини являє собою трубу і систему клапанів, яка використовує силу тяжіння для вивантаження рідких мікроорганізмів в інкубатори 120 при певній швидкості потоку. У конкретному варіанті здійснення систему подачі рідини використовують спільно з бункером 410 для подачі мікроорганізмів ємністю приблизно 35 галонів рідких мікроорганізмів. Швидкість потоку, при якій мікроорганізми завантажують в інкубатори 120 при використанні системи подачі рідини, становить 1,8 галона на день. Інкубатори 120 контролюють при сталій температурі (наприклад, 77ºF), збалансованому рН, і вони оснащені пристроєм для розпилення повітря. У деяких варіантах здійснення необхідні гріючі пластини для підтримки інкубаторів при сталій температурі. Інкубатори з’єднані з системою підживлення прісною водою, розробленою для доповнення стічних вод прісною водою для підтримки рівнів інкубатора на сталому рівні. Висота інкубаторів 120 відповідає глибині відстійного басейну 102 для підтримки тієї ж різниці тиску відповідних рівнів відстійного басейну 102 і інкубаторів 120. Рівень стічних вод в інкубаторах 120 підтримують на тій же висоті, що і рівень стічних вод у відстійному басейні для усунення різниці тиску, яка може сповільнити ріст мікроорганізмів. У одному варіанті здійснення інкубатори 120 мають діаметр від 1 до 6 футів і висоту 16 футів. Згідно з варіантом здійснення, інкубатори 120 можуть бути виготовлені з нержавіючої сталі, скловолокна, пластику або будьякої їх комбінації. Інкубатори містять пристрої 420 розпилення повітря. Пристрої 420 розпилення повітря містять декілька (наприклад, 4) розпилювачів повітря з дрібнобульбашковою мембраною. У конкретному варіанті здійснення кожен розпилювач має діаметр 9 дюймів і забезпечує швидкість потоку приблизно 10 стандартних кубічних футів на хвилину (scfm) кисню. У варіанті здійснення, що ілюструється, кожен пристрій 420 розпилення повітря розташований на дні другого рівня інкубатора 140. Пристрої розпилення повітря отримують повітря з мембранних насосів в колекторі 150 і розподільнику 160. На кожному рівні інкубатори 120 оснащені мішалками 450, які перемішують стічні води на кожному рівні, щоб полегшити ріст мікроорганізмів. Мішалки 450 включають набір лопатей, розроблених для перемішування стічних вод в інкубаторах 120, при цьому обмежуючи перенесення вгору або вниз. Мішалки 450 працюють при низькій швидкості 1 оберт на хвилину (об./хв). Відповідно рівню інкубатора, мішалки 450 можуть мати різне число лопатей для посиленого перемішування. У конкретному варіанті здійснення мішалка 450 на анаеробному рівні (тобто, рівні 7) має 2 лопаті; мішалка 450 на 6 рівні має 6 лопатей і мішалки 450 на факультативних рівнях мають 18 лопатей. Згідно з варіантом здійснення, ширина лопатей може варіювати в залежності від рівня із збільшенням ширини, що забезпечує посилений ріст на рівнях. 8 UA 100596 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Як обговорювалося вище, кожен інкубатор 120 отримує стічні води з відстійного басейну 102 при заздалегідь визначеній швидкості потоку через колектор 150, що включає набір вхідних трубок, які з'єднують відповідні рівні відстійного басейну 102 з відповідними рівнями інкубатора 120. Стічні води переносяться з інкубатора 120 у відстійний басейн 102 із заздалегідь визначеною швидкістю потоку через розподільник 160, що включає набір вихідних трубок, які з'єднують відповідні рівні інкубатора з відповідними рівнями відстійного басейну 102. Колектор 150 і розподільник 160 додатково включають насоси 470, що використовуються для витягання стічних вод з рівнів відстійного басейну 102 і перекачування стічних вод, що містять мікроорганізми, що ростуть в інкубаторах, назад на відповідні рівні відстійного басейну 102. У варіанті здійснення, що ілюструється, колектор і розподільник включають мембранні насоси 470. Насоси 470 отримують живлення від компресійного пристрою 420, що забезпечує середній тиск (40-60 psi) для функціонування насосів 470. У більшості варіантів здійснення, компресійна установка 420 розташовується поза інкубаційною камерою 120 і в окремій камері без температурного контролю. У одному варіанті здійснення система насосів приводиться в дію повітрям, при використанні повітряного компресора 420. У конкретному варіанті здійснення повітряний компресор 420 являє собою ротаційний гвинтовий компресор, що включає ресивери неосушеного і осушеного повітря, регенераційний осушувач повітря, що не нагрівається, фільтри для уловлювання частинок і коалесціючий фільтр, клапани контролю потоку. Осушувач повітря необхідний для висушування повітря, що використовується для роботи мембранних насосів 470. У деяких варіантах здійснення осушувач повітря також контролює температуру повітря, що виходить, наприклад, підтримуючи температуру повітря, що виходить, при 77ºF. У варіанті здійснення, що ілюструється, вихлоп з мембранного насоса 470 переноситься в пристрій 420 розпилення повітря в інкубаційній камері 104. Регенеративний повітрозабірник низького тиску (наприклад, менше ніж 10 psi) підтримує повітря, що нагнітається, низького тиску для пристрою 420 розпилення повітря в розподільниках відстійного басейну. У цьому варіанті здійснення проміжне стиснуте повітря також використовують для продування розподільника 160 і/або колектора 150. У деяких варіантах здійснення використовують коалесціючі фільтри для усунення масла і пилу з компресійної установки 420 для забезпечення чистого повітря для росту мікроорганізмів. Число вхідних насосів 470 на колекторі 150 і число вихідних насосів 470 на розподільникові 160 може варіювати в залежності від варіанту здійснення. У одному з варіантів здійснення є 14 вхідних насосів 470 на колекторі 150 і 28 вихідних насосів 470 на розподільнику 160. У більшості варіантів здійснення вхідні насоси 470 в колекторі 150 нагнітають воду на висоту колони води приблизно 20 футів і оперують зі швидкістю потоку в діапазоні від 1 до 2 галонів на хвилину. У більшості варіантів здійснення вихідні насоси 470 в розподільнику 160 не призначені для нагнітання води, але використовуються, переважно, для контролю потоку, кожен вихідний насос 470 має швидкість потоку приблизно в діапазоні від 0,5 до 1 галона на хвилину. Вхідні і вихідні насоси 470 розподілені в групи, позначені і змонтовані на стінах інкубаційної камери 104 і на висоті, доступній для маніпуляцій. Комплект сопел входу і виходу з'єднує інкубаційні камери 104 з вхідними трубками колектора 150 і вихідними трубками розподільника 160. Сопла входу і виходу оснащені запірними клапанами, моніторами температури і моніторами рН. У одному з варіантів здійснення вхідні і вихідні трубки кожного рівня зібрані разом для підтримки рівномірної температури. У конкретному варіанті здійснення вхідні і вихідні трубки представляють трубки з поліпропілену високої густини. Система трубок розташована таким чином, що трубопровід до і з двох інкубаторів розташований на одному кінці камери, а інші два - на протилежному кінці. Трубопровід розташований в двох кабельних коробках (кришка і ізоляція необов'язкові) з інкубаційної камери у відстійний басейн. Вихідні трубки з’єднані разом і вільно плавають на верхньому рівні через відстійний басейн (тобто, між його кінцями). Плаваючі трубки закріплені на берегах, і вільне плавання забезпечує поступове перенесення тепла між температурою відстійного басейну і температурою інкубатора, щоб уникнути шоку росту. Розподільник 160 включає стальні трубки і трубопровід, що використовуються для розподілу повітря. У одному з варіантів здійснення є 2 входи повітря і колектори випуску для кожного насоса 470 і 4 лінії розподілу повітря до інкубаторів 120. Інструменти і контроль температури, рН і потоку розташовані на вході і виході інкубаторів 120. Вихідний трубопровід першого рівня розподільника 160 має відведення 175 для додавання повітря для підтримки росту в ході перенесення. Фіг. 5 являє собою блок-схему, що ілюструє стадії, які виконуються мікрогазовою системою 100, що обслуговується, для очищення біологічних відходів. Інші варіанти здійснення можуть 9 UA 100596 C2 5 10 15 20 25 виконувати стадії, що ілюструються в різному порядку і/або виконувати інші або додаткові стадії. Мікрогазова обслуговувана система 100 встановлює 510 відстійний басейн, що містить стічні води, і переносить 512 стічні води з відстійного басейну 102 в інкубатори 120. Мікрогазова обслуговувана система 100 отримує 514 очищені стічні води, завдяки зростаючим мікроорганізмам в інкубаторах 120, які використовують сполуки в стічних водах як субстрат для росту, таким чином, роблячи можливим хімічну реакцію, яка змінює органічні сполуки. Мікрогазова обслуговувана система 100 переносить 516 стічні води і мікроорганізми з інкубаторів 120 у відстійний басейн 102. Мікрогазова обслуговувана система 100 отримує 514 очищені стічні води з відстійного басейну 102, завдяки зростаючим мікроорганізмам у відстійному басейні 102, які використовують сполуки в стічних водах як субстрат для хімічних реакцій. Спосіб повторюють, доки всі сполуки в стічних водах не очищені. Фіг. 6 являє собою блок-схему, що ілюструє стадії, які виконуються мікрогазовою системою 100, що обслуговується, для росту водоростей і отримання метану. Інші варіанти здійснення можуть виконувати стадії, що ілюструються в різному порядку і/або виконувати інші або додаткові стадії. Мікрогазова обслуговувана система 100 переносить 610 анаеробні відходи 212 з відстійного басейну 102 в реактор 140. Мікрогазова обслуговувана система 100 отримує 612 газ і осад 218, завдяки зростаючим анаеробним бактеріям, які зброджують анаеробний осад 212. Мікрогазова обслуговувана система 100 переносить 614 газ до трубок 130 для росту водоростей і/або переносить газ до установки очищення. Мікрогазова обслуговувана система 100 розмножує 616 водорості, які поглинають газ і виробляють кисень в трубках 130 для росту водоростей. Мікрогазова обслуговувана система 100 переносить 618 надлишок водоростей з трубок 130 для росту водоростей у відстійний басейн 102 і також переносить 522 гази до установки очищення. Мікрогазова обслуговувана система 100 отримує 524 метан шляхом видалення сірководню, діоксиду вуглецю і вугільної кислоти з газів, що переносяться. Мікрогазова обслуговувана система 100 переносить осад 218, що отримується при анаеробному зброджуванні, на анаеробний рівень відстійного басейну 102. 10 UA 100596 C2 Додаток А Анаеробні бактерії Тип Кислотопродукуючі Кислотопродукуючі Кислотопродукуючі Кислотопродукуючі Кислотопродукуючі Кислотопродукуючі Кислотопродукуючі Кислотопродукуючі Кислотопродукуючі Кислотопродукуючі Кислотопродукуючі Кислотопродукуючі Кислотопродукуючі Кислотопродукуючі Кислотопродукуючі Кислотопродукуючі Кислотопродукуючі Кислотопродукуючі Кислотопродукуючі Кислотопродукуючі Кислотопродукуючі Кислотопродукуючі Кислотопродукуючі Кислотопродукуючі Кислотопродукуючі Кислотопродукуючі Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Рід Syntrophobacter Syntrophobacter Bacteroides Bacteroides Bacteroides Bacteroides Bacteroides Bacteroides Bacteroides Bacteroides Bacteroides Bacteroides Bacteroides Bacteroides Bacteroides Bacteroides Bacteroides Acetoanaerobium Acetoanaerobium Acetogenium Acetogenium Acetogenium Acetogenium Acetogenium Acetogenium Pelobacter Desulfovibrio Leuconostoc Klebsiella Klebsiella Klebsiella Klebsiella Clostridium Clostridium Clostridium Clostridium Clostridium Clostridium Clostridium Clostridium Clostridium Clostridium Clostridium Clostridium Clostridium Clostridium Clostridium Clostridium Clostridium Clostridium Clostridium Вид wolinii wolfei acidifaciens fragilis gracilis intermedins intestinalis microfusus oralis polypragmatus putredinis pyogenes ruminicola salivosus ureolyticus vulgatus zoogleoformans noterae malicum kivui carbinolicus massiliensis propionicus seleniigenes venetianus acidigallici vulgaris mesenteroides oxytoca mobilis ozaenae trevisanii butyricum propionicum aceticum acetobutylicum acidisoli acidurici algidicarnis cadaveris carnis cellulofermentans collagenovorans glycolicum haemolyticum herbivorans intestinale lactatifermentans methoxybenzovorans nitrophenolicum papyrosolvens 11 Номер по каталогу ATCC 43858 35418 33387 29327 35199 51201 49970 7757 27258 33496 11296 25522 35044 39236 BAA-167 25783 25777 49001 29797 9652 49213 700855 35413 UA 100596 C2 Продовження Додатка А Анаеробні бактерії Тип Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Ацетогенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Рід Clostridium Clostridium Clostridium Clostridium Clostridium Clostridium Clostridium Clostridium Clostridium Ruminococcus Ruminococcus Ruminococcus Ruminococcus Ruminococcus Ruminococcus Ruminococcus Ruminococcus Ruminococcus Methanobacterium Methanobacterium Methanobacterium Methanobacterium Methanobacterium Methanobacterium Methanobacterium Methanobacterium Methanobacterium Methanobacterium Methanobacterium Methanobacterium Methanobacterium Methanobacterium Methanobacterium Methanobacterium Methanobacterium Methanobacterium Methanobacterium Methanobacterium Methanobacterium Methanobacterium Methanobacterium Methanobacterium Methanobrevibacter Methanobrevibacter Methanobrevibacter Methanobrevibacter Methanobrevibacter Methanobrevibacter Methanobrevibacter Methanobrevibacter Methanobrevibacter Вид peptidivorans putrefaciens rectum saccharolyticum scatologenes thermaceticum thermocellum thermohydrosulfuricum xylanovorans albus bromii callidus flavefaciens gauvreauii hansenii hydrogenotrophicus lactaris pasteurii formicicum thermoantitrophicum aarhusense alcaliphilum arboriphilicus beijingense bryantii congolense defluvii thermoflexus espanolae ivanovii mobilis oryzae palustre ruminantium subterraneum thermoaggregans thermoalcaliphilum thermautotrophicum thermoformicicum thermophilum uliginosum wolfei ruminantium acididurans arboriphilicus cuticularis curvatus filiformis gottschalkii thaueri woesei 12 Номер по каталогу ATCC 25786 25751 35040 25775 27405 35609 27210 51896 27760 49949 27752 29176 33274 43379 33272 51443 51444 BAA-1073 BAA-930 BAA-1077 700657 43168 43169 35997 43096 35063 33747 BAA-1169 UA 100596 C2 Продовження Додатка А Анаеробні бактерії Тип Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Метаногенні Рід Methanobrevibacter Methanobrevibacter Methanobrevibacter Methanobrevibacter Methanobrevibacter Methanosarcina Methanosarcina Methanosarcina Methanosarcina Methanosarcina Methanosarcina Methanosarcina Methanosarcina Methanosarcina Methanosarcina Methanosarcina Methanosarcina Methanococcus Methanococcus Methanococcus Methanococcus Methanococcus Methanococcus Methanococcus Methanococcus Methanococcus Methanococcus Methanococcus Methanococcus Methanococcus Methanococcus Methanogenium Methanogenium Methanogenium Methanogenium Methanogenium Methanogenium Methanogenium Methanogenium Methanogenium Methanogenium Methanogenium Methanogenium Methanomicrobium Methanomicrobium Methanospirillum Вид wolinii millerae olleyae oralis smithii bakerii methanica acetivorans baltica frisia lacustris mazei methanica semesiae siciliae thermophila vacuolata frisius mazei aeolicus deltae vulcanius fervens halophilus igneus infernus jannaschii maripaludis thermolithotrophicus vannielii voltae aggregans bourgense cariaci frigidum frittonii liminatans marinum marisnigri olentangyi organophilum tationis thermophilicum mobile paynteri hungatei 13 Номер по каталогу ATCC 35061 35395 BAA-159 BAA-931 43570 35090 43340 BAA-1280 35294 700851 BAA-1071 43000 35089 BAA-1334 35093 35101 BAA-914 35094 27890 UA 100596 C2 Додаток В Сіркобактерії Тип Функція Анаеробні Анаеробні Анаеробні Анаеробні Анаеробні Анаеробні Анаеробні Анаеробні Анаеробні Анаеробні Анаеробні Анаеробні Анаеробні Анаеробні Анаеробні Анаеробні Анаеробні Анаеробні Анаеробні Анаеробні Анаеробні Анаеробні Анаеробні Анаеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Факультативні Факультативні Факультативні Факультативні Факультативні Факультативні Факультативні Сульфатредукуючі Сульфатредукуючі Сульфатредукуючі Сульфатредукуючі Сульфатредукуючі Сульфатредукуючі Сульфатредукуючі Сульфатредукуючі Сульфатредукуючі Сульфатредукуючі Сульфатредукуючі Сульфатредукуючі Сульфатредукуючі Сульфатредукуючі Сульфатредукуючі Сульфатредукуючі Сульфатредукуючі Сульфатредукуючі Сульфатредукуючі Сульфатредукуючі Сульфатредукуючі Сульфатредукуючі Сульфатредукуючі Сульфатредукуючі Сірчані бактерії сірчані бактерії сірчані бактерії сірчані бактерії сірчані бактерії сірчані бактерії сірчані бактерії сірчані бактерії сірчані бактерії сірчані бактерії сірчані бактерії сірчані бактерії сірчані бактерії сірчані бактерії сірчані бактерії сірчані бактерії сірчані бактерії сірчані бактерії сірчані бактерії сірчані бактерії сірчані бактерії сірчані бактерії сірчані бактерії сірчані бактерії сірчані бактерії Рід Вид Desulfobacter curvatus Desulfobacter giganteus Desulfobacter halotolerans Desulfobacter hydrogenophilus Desulfobacter latus Desulfobacter postgatei Desulfobacter vibrioformis Desulfococcus multivorans Desulfococcus biacutus Desulfonema limicola Desulfonema ishimotonii Desulfonema ishimotoi Desulfonema magnum Desulfosarcina cetonicum Desulfosarcina ovata Desulfosarcina variabilis Desulfovibrio vulgaris Desulfotomaculum acetoxidans Desulfotomaculum halophilum Desulfotomaculum luciae Desulfotomaculum nigrificans Desulfotomaculum putei Desulfotomaculum solfataricum Desulfotomaculum thermobenzoicum Chromatium okenii Chromatium glycolicum Chromatium gracile Chromatium minus Chromatium minutissimus Chromatium purpuratum Chromatium salexigens Chromatium tepidum Chromatium vinosum Chromatium violascens Chromatium warmingii Chromatium weissei Thiocystis winogradsky Thiocystis gelatinosa Thiocystis minor Thiocystis violacea Thiocystis violascens Thiopedia rosea Thiotrix eikelboomii Thiotrix fructosivorans Thiotrix nivea Thiotrix unzii Beggiatoa alba Thiobacillus thioparus Thiobacillus organoparus 14 Номер по каталогу ATCC 43919 43915 43918 33911 33890 33961 35288 7757 49208 700650 700428 19858 700427 BAA-573 BAA-281 49788 49749 35100 49747 33555 23645 27977 UA 100596 C2 Додаток С Нітробактерії Тип Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Функція Нітрифікуючі Нітрифікуючі Нітрифікуючі Нітрифікуючі Нітрифікуючі Нітрифікуючі Нітрифікуючі Нітрифікуючі Нітрифікуючі Нітрифікуючі Нітрифікуючі Нітрифікуючі Нітрифікуючі Нітрифікуючі Рід Nitrobacter Nitrobacter Nitrobacter Nitrobacter Nitrobacter Nitrosomonas Nitrosomonas Nitrosomonas Nitrosomonas Nitrosomonas Nitrosomonas Nitrosomonas Nitrosomonas Nitrosomonas Вид winogradskyi alkalicus hamburgensis mobilis vulgaris aestuarii communis europaea eutropha halophila marina nitrosa oligotropha ureae Номер по каталогу ATCC 25391 25380 19718D Додаток D Фосфорні бактерії Функція Солюбілізатори фосфору Солюбілізатори фосфору Солюбілізатори фосфору Солюбілізатори фосфору Солюбілізатори фосфору Солюбілізатори фосфору Солюбілізатори фосфору Солюбілізатори фосфору Солюбілізатори фосфору Солюбілізатори фосфору Солюбілізатори фосфору Солюбілізатори фосфору Солюбілізатори фосфору Солюбілізатори фосфору Рід Rhizobium Burkholderia Bacillus Bacillus Bacillus Bacillus Paenibacillus Vibrio Xanihobacter Enterobacter Enterobacter Kluyvera Pseudomonas Pseudomonas Вид leguminosarum cepacia firmus amyloliquefaciens licheniformis atrophaeus macerans proteolyticus agilis aerogenes asburiae cryocrescens stutzeri luteola Номер по каталогу ATCC 101140 10856 14575 23350 10716 49337 49035 15338 43847 13048 35953 14237 11607 35563 Додаток Е Бактерії, що відновлюють вуглеводні Тип Анаеробні Анаеробні Анаеробні Анаеробні Анаеробні Функція Метаболізатори вуглеводнів Метаболізатори вуглеводнів Метаболізатори вуглеводнів Метаболізатори вуглеводнів Метаболізатори вуглеводнів Рід Вид Номер по каталогу ATCC Geobacter bremensis BAA-607 Geobacter grbiciae BAA-45 Geobacter metallireducens 53774 Geobacter pelophilus BAA-603 Geobacter pickeringii BAA-1140 15 UA 100596 C2 Продовження Додатка Е Бактерії, що відновлюють вуглеводні Тип Анаеробні Анаеробні Анаеробні Анаеробні Анаеробні Анаеробні Аеробні Аеробні Рід Функція Метаболізатори вуглеводнів Метаболізатори вуглеводнів Метаболізатори вуглеводнів Метаболізатори вуглеводнів Метаболізатори вуглеводнів Метаболізатори вуглеводнів Метаболізатори вуглеводнів Метаболізатори вуглеводнів Вид Номер по каталогу ATCC Geobacter sulfurreducens 51573 Geothrix fermentans 700665 Paenibacillus naphthalenovorans BAA-206 Paenibacillus validus 43897 Enterobacter aerogenes. 13048 Micrococcus luteus 10054 Pseudomonas putida 11172 Bacillus megaterium 10778 Додаток F Інші бактерії Тип Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Аеробні Функція Звичайні Пластівцетвірні Пластівцетвірні Пластівцетвірні Пластівцетвірні Пластівцетвірні Пластівцетвірні Пластівцетвірні Пластівцетвірні Нитчасті Нитчасті Нитчасті Нитчасті Нитчасті Нитчасті Нитчасті Рід Haliscomenobacter Zoogloea Zoogloea Zoogloea Comamonas Comamonas Xanthomonas Pseudomonas Pseudomonas Spheretilus Alysiosphaera Monilibacter Alysiomicrobium Sphaeronema Meganema Crenothrix 16 Вид hydrossis ramigera oryzae resiniphila testosterone aquatica campestris abietaniphila aeruginosa natans europaea batavus bavaricum italicum perideroedes polyspor Номер по каталогу ATCC 27775 19544 700687 11996 11330 10201 700689 10145 UA 100596 C2 Додаток G Водорості і синьо-зелені (анаеробні) бактерії Тип Синьо-зелені бактерії Синьо-зелені бактерії Синьо-зелені бактерії Синьо-зелені бактерії Синьо-зелені бактерії Синьо-зелені бактерії Синьо-зелені бактерії Синьо-зелені бактерії Синьо-зелені бактерії Синьо-зелені бактерії Синьо-зелені бактерії Синьо-зелені бактерії Синьо-зелені бактерії Синьо-зелені бактерії Синьо-зелені бактерії Синьо-зелені бактерії Синьо-зелені бактерії Синьо-зелені бактерії Синьо-зелені бактерії Синьо-зелені бактерії Синьо-зелені бактерії Водорості Водорості Водорості Водорості Водорості Водорості Рід Вид Номер по каталогу ATCC Номер продукту по Carolina Biological Supply Company Aphanothece luteola Aphanothece clathratiformis Aphanothece halophytica 43922 Microcystis aeruginosa Oscillatoria agardhii Oscillatoria mougeotii Oscillatoria pseudagardhii Oscillatoria rubescens Oscillatoria sp 29135 Oscillatoria sp 29134 Oscillatoria sp 29215 Oscillatoria sp 29205 Oscillatoria sp 27906 Oscillatoria sp 27930 Oscillatoria sp 27935 Anabaena sp 33081 Anabaena affinis 55755 Anabaena cylindrica 29414 Anabaena doliolum 43530 Anabaena flos-aquae 22664 Anabaena variabilis 29413- U Anabaena Volvox Spirogyra Synedra Closterium (desmid) Chlamydomonas sp sp sp sp 151507 151507 151507 151507 sp 151507 sp 151507 17 UA 100596 C2 Продовження Додатка G Водорості і синьо-зелені (анаеробні) бактерії Тип Рід Водорості Chlorella Водорості Oscillatoria Водорості Euglena Водорості Oedogonium Діатомові Cyclotella Діатомові Achnanthes Діатомові Navicula Діатомові Phaeodactylum Діатомові Synedra Діатомові Thalassiosira Евгленоїдні Euglena Евгленоїдні Euglena Евгленоїдні Euglena Евгленоїдні Astasia Евгленоїдні Phacus Евгленоїдні Trachelomonas Зелено-коричневі Isochrysis водорості Зелено-коричневі Coccolithophora водорості Зелено-коричневі Monochrysis водорості Зелено-коричневі Nannochloropsis водорості Зелено-коричневі Ochromonas водорості Зелено-коричневі Synura водорості Червоні Acrochaetium водорості Червоні Agardhiella водорості Червоні Bangia водорості Червоні Batrachospermum водорості Червоні Callithamnion водорості Червоні Caloglossa водорості Червоні Polysiphonia водорості Червоні Porphyridium водорості Червоні Rhodymenia водорості Вид Номер по каталогу ATCC sp sp sp sp sp sp sp sp sp sp acus gracilis gracilis "Z" sp sp sp Номер продукту по Carolina Biological Supply Company 151507 151507 151507 151507 153020 153005 153045 153065 153095 153110 152785 152800 152802 152720 152845 152870 sp 153180 sp 153145 sp 153185 sp 153220 sp 153200 sp 153210 sp 153465 sp 153480 sp 153510 sp 153515 byssoides 153520 sp 153527 sp 153580 sp 153599 sp 153635 18 UA 100596 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 1. Спосіб очищення відходів тваринництва, який включає: створення відстійного басейну, що включає набір підрозділів на різних рівнях відстійного басейну, пов'язаних з відповідним набором концентрацій розчиненого кисню, причому кожен підрозділ відстійного басейну має різну концентрацію розчиненого кисню; створення інкубатора, що включає набір підрозділів, пов'язаних з відповідним набором концентрацій розчиненого кисню, причому кожен підрозділ інкубатора має різну концентрацію розчиненого кисню; перенесення об'єму стічних вод з кожного підрозділу вказаного відстійного басейну у відповідний підрозділ інкубатора, що має значною мірою схожу концентрацію розчиненого кисню, що і вказаний підрозділ відстійного басейну; і отримання першого очищеного об'єму стічних вод у вказаному відповідному підрозділі інкубатора, що відповідає за ріст першого мікроорганізму, який використовує першу сполуку у вказаному об'ємі стічних вод як субстрат для росту, причому перший мікроорганізм робить можливою першу хімічну реакцію, яка змінює першу сполуку. 2. Спосіб за п. 1, що додатково включає: перенесення вказаного очищеного об'єму стічних вод і вказаного першого мікроорганізму зі вказаного відповідного підрозділу інкубатора у відповідний підрозділ відстійного басейну, що має значною мірою схожу концентрацію розчиненого кисню, як і у вказаному відповідному підрозділі інкубатора; і отримання другого очищеного об'єму стічних вод у вказаному відповідному підрозділі відстійного басейну, що відповідає за ріст вказаного першого мікроорганізму. 3. Спосіб за п. 1, що додатково включає: перенесення вказаного першого очищеного об'єму стічних вод і вказаного першого мікроорганізму зі вказаного відповідного підрозділу інкубатора у відповідний підрозділ відстійного басейну, що має значною мірою схожу концентрацію розчиненого кисню, що і у вказаному відповідному підрозділі інкубатора; і отримання другого очищеного об'єму стічних вод у відповідному підрозділі відстійного басейну, що відповідає за ріст другого мікроорганізму, який використовує другу сполуку у вказаному першому очищеному об'ємі стічних вод як субстрат для росту, причому вказаний другий мікроорганізм робить можливим другу хімічну реакцію, яка змінює вказану другу сполуку. 4. Спосіб за п. 1, де вказаний перший мікроорганізм являє собою фосфорну бактерію і вказана перша сполука містить фосфат. 5. Спосіб за п. 1, де вказаний перший мікроорганізм являє собою нітробактерію і вказана перша сполука містить азот. 6. Спосіб за п. 1, де вказаний перший мікроорганізм являє собою сіркобактерію і вказана перша сполука містить сірку. 7. Спосіб за п. 1, де вказаний перший мікроорганізм являє собою бактерію, що відновлює вуглеводень, і вказана перша сполука містить вуглеводень. 8. Спосіб за п. 1, де вказаний набір концентрацій розчиненого кисню включає концентрації, що відповідають градієнту концентрацій від нуля до 5 мг/л. 9. Спосіб за п. 1, що додатково включає: перенесення об'єму стічних вод з підрозділу відстійного басейну, пов'язаного з в значній мірі нульовою концентрацією розчиненого кисню, в реактор; і отримання другого очищеного об'єму стічних вод у вказаному реакторі, що відповідає за ріст другого мікроорганізму, що використовує другу сполуку у вказаному об'ємі стічних вод як субстрат для росту, причому вказаний другий мікроорганізм робить можливою другу хімічну реакцію, яка змінює вказану другу сполуку. 10. Спосіб за п. 9, де вказаний другий мікроорганізм являє собою термофільну бактерію. 11. Спосіб за п. 9, де вказана друга хімічна реакція, яка змінює другу хімічну сполуку, приводить до отримання газоподібного побічного продукту, і який додатково включає: перенесення газоподібного побічного продукту в трубки для росту; вирощування, в трубках для росту, водоростей, які перетворюють газоподібний побічний продукт в кисень. 12. Спосіб за п. 11, що додатково включає: перенесення вказаних водоростей із вказаних трубок для росту в підрозділ відстійного басейну; і отримання збільшеної концентрації розчиненого кисню у вказаному підрозділі відстійного басейну, що відповідає за ріст вказаних водоростей у вказаному підрозділі відстійного басейну. 19 UA 100596 C2 5 10 15 13. Спосіб за п. 9, де вказана друга хімічна реакція, яка змінює другу хімічну сполуку, приводить до отримання газоподібного побічного продукту, який додатково включає: перенесення вказаного газоподібного побічного продукту в зону очищення; і фільтрацію вказаного побічного продукту в зоні очищення з отриманням метану. 14. Спосіб за п. 8, що додатково включає: отримання підвищеної концентрації розчиненого кисню в підрозділі відстійного басейну, що відповідає за механічне аерування вказаного підрозділу відстійного басейну. 15. Спосіб за п. 8, що додатково включає: отримання підвищеної концентрації розчиненого кисню в підрозділі інкубатора, що відповідає за механічне аерування вказаного підрозділу інкубатора. 16. Спосіб за п. 1, де ріст вказаного першого мікроорганізму у вказаному відповідному підрозділі інкубатора включає: перемішування вказаного об'єму стічних вод так, щоб диспергування об'єму стоку у відповідному підрозділі інкубатора було максимальним, а перенесення об'єму стоку між підрозділами інкубатора було мінімальним. 20 UA 100596 C2 21 UA 100596 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 22