Установка для переробки органічних відходів

Реферат: UA 92465 U UA 92465 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до біотехнології і може бути використана при ферментативній переробці органічних відходів рослинного і тваринного походження, для отримання органічного екологічно чистого добрива та біогазу. Відомий пристрій для переробки органічних відходів, який включає резервуар з кільцевою ємкістю, заповненою водою, газовий купол з прилаштованими до нього роликами та направляючим жолобом та обігрівач біомаси (Патент Японії № 58-45917, м. кл. C02F 3/28, 1983). Основними недоліками описаної конструкції є недостатня ефективність за рахунок того, що вона не забезпечує інтенсивне перемішування і подрібнення біомаси по всьому об'єму резервуара, збільшення кількості метанових бактерій на одиницю об'єму біомаси і виходу біогазу з неї зменшення витрат на нагрівання біомаси. Відомий апарат для ферментації гною, що містить циліндричний корпус, кришку, встановлену на ній ємність для збору біогазу, забезпечену по поздовжній осі патрубком для завантаження гною, патрубком для виходу біогазу та трубопроводом для вивантаження ферментованого гною, перемішуючий пристрій з приводом і пристрій для руйнування кірки гнойової суспензії, що складається з гребінки, що містить штирі, прикріплені до нижньої частини ємності для збору біогазу, і конуса, встановленого під гребінкою співвісно з патрубком для завантаження гною, причому трубопровід для вивантаження гною забезпечений додатковим патрубком для періодичної зміни рівня гнойової суспензії (див. а. с. СРСР № 1386650). Недоліком відомого пристрою є кілька знижена продуктивність за рахунок циклічності процесу, що включає завантаження, витримку для ферментативної переробки гною і вивантаження. Крім того, недостатньо стабільно і повно йдуть процеси ферментації біомаси в усьому її обсязі. Відома установка для переробки твердих та рідких органічних відходів з одержанням біогазу і добрива (Патент України на корисну модель № 30652, C02F 11/04, C02F 3/28), що містить реактор з завантажувальними і вивантажувальними пристроями, патрубок для виходу газу, люки, які мають знімні кришки з отвором, встановлені під люками патрубки гідрозатворів, трубчастий елемент, щільно з'єднаний з кришкою, встановлений в патрубку гідрозатвора, проникний контейнер, пристрій для перемішування, причому проникний контейнер виконаний з'єднаним з кришкою трубчастого елемента за допомогою фланця, трубчастий елемент виконаний у вигляді конуса з завантажувально-вивантажувальним вікном, а всередині трубчастого елемента і проникного контейнера коаксіально встановлений завантажувальновивантажувальний гвинтовий конвеєр з приводом реверсивного обертання і пристроєм для перемішування, розміщеним на кінці вала гвинтового конвеєра за межами контейнера. Зазначений пристрій через низку своїх технологічних і конструктивних особливостей недостатньо ефективний для сучасних вимог. Найбільш близькою до установки, що заявляється є установка анаеробної переробки органічних відходів, яка містить систему підготовки сировини, в подальшому бункер для подачі органічної сировини та ємність для підготовки субстрату, реактор обладнаний двома патрубками підводу, в підвідному патрубку верхньої кришки корпусу реактора знаходиться аксіально-лопатковий закручувач, в подальшому реактор гідролізу зі змішувачем, систему видалення біогазу, в подальшому патрубок для виділення біогазу, систему видалення шламу, в подальшому ємність для збору переробленого субстрату з отвором. Перемішування в реакторі здійснюється за рахунок рециркуляції субстрату, при цьому реактор обладнаний двома патрубками підводу. (Патент РФ № 115350, м. кл. C02F3/28, опубл. 27.04.2012). Недоліком установки є недостатня екологічність та економічність отриманого продукту. В основу корисної моделі поставлена задача створення установки для переробки органічних відходів, в якому за рахунок введення нових елементів та зв'язків досягається можливість стабільної переробки методом анаеробного бродіння курячого посліду без будь-яких сторонніх домішок з отриманням біогазу, екологічно чистих біогумуса і рідкого фільтрату-біодобрива. Крім того, конструкція, що заявляється, дає можливість організації двоступеневого технологічного процесу, а також спрямування на вхід (з ресурсним зворотнім зв'язком) необхідної частини фільтрату, що приводить до зменшення витрати води для приготування субстрату та витрат на транспортування рідкого фільтрату або його утилізацію. Поставлена задача вирішується тим, що в установку для переробки органічних відходів, яка містить бункер для подачі органічної сировини, ємність для підготовки субстрату, реактор гідролізу зі змішувачем, ємність для збору переробленого субстрату з отвором, згідно з корисною моделлю, введено реактор-ферментатор, з'єднаний з реактором гідролізу та ємністю для збору переробленого субстрату, причому у внутрішній порожнині реактора-ферментатора розташовані іммобілізуючі елементи та другий змішувач, крім того ємність для підготовки 1 UA 92465 U 5 10 15 20 25 30 35 40 субстрату, реактор гідролізу, реактор-ферментатор, ємність для збору переробленого субстрату розміщені послідовно та оснащені розташованими у нижній їх частині гідравлічними насосами, крім того патрубок збору біогазу, під'єднаний до реактора гідролізу та реактора-ферментатора, а ємність для підготовки субстрату та ємність для збору переробленого субстрату з'єднані трубопроводом. На кресленні представлена схема установки для переробки органічних відходів. Пристрій містить послідовно з'єднані і оснащені розташованими в нижній їх частині відповідно гідравлічними насосами 12, 13, 14, 15, 16, 17 бункер для подачі органічної сировини 1, ємність для підготовки субстрату 2, реактор гідролізу 3, з розміщеним у ньому змішувачем 4, реактор-ферментатор 7, у внутрішній порожнині якого розташовані іммобілізуючі елементи 9 та другий змішувач 8, ємність для збору переробленого субстрату 10 з отвором-входом 11 у нижній його частині. Патрубок збору біогазу 5, з'єднаний з реактором гідролізу 3 та реакторомферментатором 7. Трубопровід 6 з'єднує ємність для підготовки субстрату 2 та ємність для збору переробленого субстрату 10 з сепаратором (на кресленні не позначений), тобто служить для здійснення зворотного зв'язку. Пристрій працює наступним чином. Курячий послід із бункера 1 подають у ємність для підготовки субстрату 2, де його змішують з фільтратом, який надходить по трубопроводу 6. У реактор гідролізу 3 подають отриманий субстрат, який знаходиться в ньому без доступу повітря при температурі 25 °C 7-10 діб при змішуванні не рідше одного разу на годину за допомогою змішувача 4. Після чого субстрат регулярно протягом доби невеликими порціями перекачується у реактор-ферментатор 7, де перемішується за допомогою другого змішувача 8 вздовж поверхонь іммобілізуючих елементів 9. На пористій поверхні іммобілізуючих елементів 9 нарощується плівка з мікроорганізмів. При закачуванні у реактор-ферментатор 7 чергової порції субстрату з нього автоматично викачується відповідна порція субстрату. При цьому загальний рівень субстрату у реакторі-ферментаторі 7 залишається незмінним. Із реактора-ферментатора 7 та з реактора-гідролізу 3 по патрубку 5 виділяється біогаз. Зброджений субстрат (шлам) надходить в сепаратор, де поділяється на біогумус та рідкий фільтрат. Фільтрат направляють в лагуну для збору фільтрату (на кресленні не позначено), з якої частину фільтрату по трубопроводу 6 перекачують в ємність для підготовки субстрату 2. Частина фільтрату, що залишилась, може бути використана в якості рідкого біодобрива. Використання елементів іммобілізації бактерій 9 в реакторі-ферментаторі 7 приводить до того, що кількість бактерій, що виводяться разом зі шламом, не прямо пропорційне відношенню шламу, що зливається, і об'єму субстрату в реакторі-ферментаторі 7, а менше. Додавання фільтрату до курячого посліду одночасно збільшує концентрацію у вхідному субстраті з'єднань амонію і розчиненого аміаку, а також концентрацію анаеробних бактерій фаз ацетогенезу та метаногенезу. Попередня обробка субстрату в реакторі гідролізу 3 забезпечує можливість частково компенсувати спад бактерій у реакторі-ферментаторі 7 від несприятливого впливу іонів амонію та аміаку та уникнути незворотного падіння концентрації анаеробних бактерій в реакторі-ферментаторі 7. Таким чином, на виході отримується біогумус з таким же вмістом азоту, як і у вхідній сировині, але навпіл перетвореним у нітратну форму. А оскільки курячий послід має збільшений зміст азоту, то і вихідний біогумус буде мати унікально високу концентрацію азоту. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 60 1. Установка для переробки органічних відходів, що містить бункер для подачі органічної сировини, ємність для підготовки субстрату, реактор гідролізу зі змішувачем, ємність для збору переробленого субстрату з отвором, яка відрізняється тим, що в неї введено реакторферментатор, з'єднаний з реактором гідролізу та ємністю для збору переробленого субстрату, причому у внутрішній порожнині реактора-ферментатора розташовані іммобілізуючі елементи та другий змішувач, крім того ємність для підготовки субстрату, реактор гідролізу, реакторферментатор, ємність для збору переробленого субстрату розміщені послідовно та оснащені розташованими у нижній їх частині гідравлічними насосами, патрубок збору біогазу, під'єднаний до реактора гідролізу та реактора-ферментатора, а ємність для підготовки субстрату та ємність для збору переробленого субстрату з'єднані трубопроводом. 2. Установка для переробки органічних відходів за п. 1, яка відрізняється тим, що іммобілізуючі елементи мають пористу поверхню і служать для іммобілізації анаеробних бактерій. 3. Установка для переробки органічних відходів за п. 1, яка відрізняється тим, що співвідношення сумарної площі поверхонь іммобілізуючих елементів і об'єму реактораферментатора є постійними величинами. 2 UA 92465 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 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 3