Спосіб виробництва біогазу та добрива

Реферат: Спосіб виробництва біогазу та добрива включає отримання концентрату ціанобактерій із зібраної з акваторії водойми або водотоку фітомаси ціанобактерій, піддання його метаногенезу у метантенку, збирання утворюваного біогазу в газгольдер і видалення рештки біомаси після метаногенезу для подальшого використання як добрива або складової добрива. Процес отримання концентрату ціанобактерій ведуть у інкубаційно-концентраційному резервуарі в середовищі насиченого біогенами водного розчину. UA 121280 U (12) UA 121280 U UA 121280 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до технології переробки синьо-зелених водоростей, а саме ціанобактерій, у біогаз і добриво, і може використовуватися у відновлюваній енергетиці, сільськогосподарському виробництві, охороні навколишнього середовища. Відомий спосіб отримання біогазу з водоростей за патентом UA 94956 C2, при якому біомасу з водоростей піддають метаногенезу у метантенку, утворений біогаз виводять для споживання, а рештки біомаси після метаногенезу видаляють з метантенка для подальшого виробництва добрива. У відомому способі біомасу отримують із зібраних у водоймі в місцях високої концентрації мікроводоростей, вищих водоростей і водних рослин шляхом їх подрібнення і зневоднення до консистенції пасти. Недоліком відомого способу є те, що кількість одержуваного біогазу лімітується кількістю зібраних і перетворених в біомасу водоростей. Відомий спосіб виробництва метану та добрива за патентом UA 104743 U, який включає отримання концентрату ціанобактерій із зібраної з акваторії водойми або водотоку фітомаси ціанобактерій, піддання його метаногенезу у метантенку, збирання утворюваного біогазу в газгольдер і видалення рештки біомаси після метаногенезу для подальшого використання як добрива або складової добрива. У відомому способі концентрат ціанобактерій отримують шляхом відстоювання у концентраційній колоні зібраної з поверхні водойми фітомаси ціанобактерій. Недоліком відомого способу є те, що кількість одержуваних біогазу і добрива лімітується кількістю біомаси ціанобактерій, поданої у концентраційну колону для відстоювання і отримання концентрату. В роки, коли внаслідок погодних умов (недостатня температура, часті вітри, зливи тощо) в акваторіях водойм не утворюються значні скупчення ціанобактерій, продуктивність способу може бути суттєво знижена за рахунок малих кількостей доступної для збирання фітомаси ціанобактерій. В основу корисної моделі поставлена задача підвищити кількість отримуваних біогазу і добрива шляхом збільшення кількості концентрату ціанобактерій, одержуваного з вихідної фітомаси ціанобактерій. Поставлена задача вирішується тим, що у способі виробництва біогазу та добрива, що включає отримання концентрату ціанобактерій із зібраної з акваторії водойми або водотоку фітомаси ціанобактерій, піддання його метаногенезу у метантенку, збирання утворюваного біогазу в газгольдер і видалення рештки біомаси після метаногенезу для подальшого використання як добрива або складової добрива, згідно з корисною моделлю, процес отримання концентрату ціанобактерій ведуть у інкубаційно-концентраційному резервуарі в середовищі насиченого біогенами водного розчину. В процесі отримання концентрату ціанобактерій водний розчин аерують. Як джерела біогенів використовують не здатну до спливання у водному середовищі органіку. Як не здатну до спливання у водному середовищі органіку використовують мул і/або відмерлі водорості. Як не здатну до спливання у водному середовищі органіку використовують листовий "опад" і/або органічні рештки сільськогосподарських культур і/або відходи тваринницьких комплексів і/або побутові відходи. Як біогени використовують мінеральні добрива, що містять фосфор, калій, азот. Інкубаційно-концентраційний резервуар накривають світлопроникним матеріалом. Пропонований спосіб в порівнянні зі способом-прототипом дозволяє при однакових зібраних з водойми кількостях біомаси ціанобактерій з однаковою концентрацією отримати більшу кількість біогазу і добрива завдяки одночасному веденню процесу отримання концентрату і процесу культивування ціанобактерій шляхом вміщення вихідної біомаси ціанобактерій в поживне середовище. Причому культивування ціанобактерій відбувається в резервуарі, тобто поза водоймою або водотоком, що виключає порушення екології навколишнього середовища. Використана як джерела біогенів не здатна до спливання у водному середовищі органіка, яка утворює осад на дні інкубаційно-концентраційного резервуара, може виступати додатковим компонентом до концентрату ціанобактерій при веденні метаногенезу, що дозволяє збільшити вихід біогазу і добрива. Використання як джерела біогенів вилучених з водойм мулу або відмерлих водоростей дозволяє не тільки створювати поживне середовище, яке сприятиме розмноженню і зростанню ціанобактерій, але й додатково вирішує екологічну проблему надмірної евтрофікації водойм. Суть способу виробництва біогазу та добрива, що заявляється, пояснюється кресленням, на якому зображено інкубаційно-концентраційний резервуар, в якому відбувається процес отримання концентрату ціанобактерій і разом з ним процес культивування ціанобактерій. 1 UA 121280 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Інкубаційно-концентраційний резервуар 1 може бути як природним, так і штучним. Інкубаційно-концентраційний резервуар 1 може бути накритий дахом 2, виконаним зі світлопроникного матеріалу, наприклад пластика, скла, плівки. Світлопроникний дах 2 бажаний для того, щоб не допускати потрапляння в інкубаційно-концентраційний резервуар 1 дощових опадів та сприяти утриманню високої температури в резервуарі 1, водночас забезпечуючи ціанобактеріям можливість фотосинтезу. Спосіб виробництва біогазу та добрива полягає в наступному. Зібрану у водоймі з місць скупчення ціанобактерій фітомасу вміщують в інкубаційноконцентраційний резервуар 1, в який по трубопроводу 3 подають насичений біогенами водний розчин 4. Як джерела біогенів використовують не здатну до спливання у водному середовищі органіку, тобто не плавучу органіку, наприклад мул, відмерлі водорості, листовий "опад" органічні рештки сільськогосподарських культур, відходи тваринницьких комплексів, побутові відходи, а також звичайні мінеральні добрива, що містять фосфор, калій, азот. Зазначені джерела біогенів можна використовувати кожне окремо або в будь-якій їх комбінації. Насичений біогенами водний розчин 4 аерують, для чого по трубопроводу 5 у шар водного розчину 4 подають повітря. При сприятливій температурі та під дією сонячного світла, що проникає у резервуар 1, відбувається додаткове розмноження ціанобактерій і їх скупчення у верхній частині водної товщі з утворенням шару концентрату 6 ціанобактерій. При цьому на дні резервуара 1 утворюється шар осаду 7 з відмерлих ціанобактерій та решток тієї органіки, що була використана як джерело біогенів. У міру розмноження і росту ціанобактерій і їх концентрування у верхньому шарі отриманий концентрат 6 з живих бактерій по трубопроводу 8 подають у метантенк для подальшого метаногенезу. При цьому в разі, якщо за час перебування біомаси ціанобактерій у інкубаційноконцентраційному резервуарі 1 у водній товщі під шаром 6 концентрату ціанобактерій утворився шар чистої води, воду попередньо зливають через трубопровід 9. Метаногенез здійснюють при температурах, найоптимальніших для життєдіяльності бактерій, що беруть участь у цьому процесі, а саме: при мезофільному режимі (оптимальні температури 30-38 ºС) або при термофільному режимі (оптимальні температури 50-57 ºС), при періодичному перемішуванні. Утворений в результаті метаногенезу біогаз відводиться у газгольдер, а рештки біомаси, що залишилися після метаногенезу, вилучають з метантенку і використовують як органічне добриво або як складову для приготування інших органічних добрив. Після вилучення шару концентрату 6 ціанобактерій з інкубаційно-концентраційного резервуара 1 для подальшого метаногенезу у резервуар 1 подають нову порцію фітомаси ціанобактерій, зібрану у водоймі в місцях їх скупчення. Через трубопровід 3 у резервуар 1 подають насичений біогенами водний розчин 4, і процеси одночасного культивування ціанобактерій і отримання концентрату 6 ціанобактерій, а також подальшого метаногенезу повторюються. Як джерела біогенів використовують не плавучу органіку, що не містить важких металів, то осад 7, утворений після її скупчення на дні резервуара 1 разом з відмерлими ціанобактеріями, з меншою періодичністю, ніж концентрат 6 живих ціанобактерій, направляють по трубопроводу 10 у метантенк для отримання біогазу і добрива. Причому осад 7 можна піддавати метаногенезу як окремо, так і разом з отриманим концентратом 6 живих ціанобактерій. Якщо як джерела біогенів використовують мул, що містить важкі метали, то осад 7, утворений мулом разом з відмерлими ціанобактеріями, доцільно піддавати метаногенезу в окремому метантенку. Рештки такої біомаси після метаногенезу теж міститимуть важкі метали, але можуть бути використані як добриво при вирощування нехарчових культур. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 60 1. Спосіб виробництва біогазу та добрива, що включає отримання концентрату ціанобактерій із зібраної з акваторії водойми або водотоку фітомаси ціанобактерій, піддання його метаногенезу у метантенку, збирання утворюваного біогазу в газгольдер і видалення рештки біомаси після метаногенезу для подальшого використання як добрива або складової добрива, який відрізняється тим, що процес отримання концентрату ціанобактерій ведуть у інкубаційноконцентраційному резервуарі в середовищі насиченого біогенами водного розчину. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що у процесі отримання концентрату ціанобактерій водний розчин аерують. 3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що як джерела біогенів використовують не здатну до спливання у водному середовищі органіку. 2 UA 121280 U 5 4. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що як не здатну до спливання у водному середовищі органіку використовують мул і/або відмерлі водорості. 5. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що як не здатну до спливання у водному середовищі органіку використовують листовий "опад" і/або органічні рештки сільськогосподарських культур, і/або відходи тваринницьких комплексів, і/або побутові відходи. 6. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що як біогени використовують мінеральні добрива, що містять фосфор, калій, азот. 7. Спосіб за п. 1 або 2, або 3, або 4, або 5, або 6, який відрізняється тим, що інкубаційноконцентраційний резервуар накривають світлопроникним матеріалом. Комп’ютерна верстка В. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3