Спосіб та пристрій мусьячєнко та горєва для переробки органічних відходів

1 Спосіб для переробки органічних ВІДХОДІВ, який передбачає анаеробний процес подачі ВІДХОДІВ та видалення продуктів переробки, нагрівання ВІДХОДІВ, перепад тиску газового середовища у реакторі, видалення бюгазу, збагачення бюгазу метаном, який відрізняється тим, що штучно задають режими проведення процесу у ВІДПОВІДНОСТІ з закономірностями геофізичних факторів Землі тиском газового середовища, електромагнітними полями, активністю води, силою тяжіння та створюють цикли зміни рівня рідини у реакторі, режими світлової, звукової та теплової дії на бактеріальну флору, що сприяє переходу мікроорганізмів на циркадний ритм ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ 2 Спосіб по п 1, який відрізняється тим, що газове середовище, яке утворилось над рівнем стоків, періодично пропускають через шар стоків в метаноутворювальній камері та піддають реакції метаноутворення, а гідравлічне перемішування стоків проводять шляхом проходження стоків через конвектор 3 Пристрій для переробки органічних ВІДХОДІВ, ЩО МІСТИТЬ забірну ємність, сполучену з реактором, що має гідролізно-ферментаційну, газову, метаноутворювальну камери, патрубки підведення вихідної рідини, відведення мулу, освітленої рідини та бюгазу, який відрізняється тим, що реактор містить засоби магнітної, світлової та звукової дії на мікроорганізми, нагрівачі виконані у вигляді конвекторів, що розташовані СПІВВІСНО з метаноутворювальними камерами, які мають імобілізаційний пристрій та збагачувач бюгазу метаном, причому імобілізаційний пристрій виконаний із газоводопроникного матеріалу та поздовжніх ниток, що опираються на елемент, створює форму імобілізаційного пристрою, розташованого під газоводопроникним матеріалом, газоводопроникний матеріал та нитки прикріплені до нижньої частини камери метаноутворення, а з протилежного боку закріплені до поплавка, що сполучений з верхом метаноутворювальної камери за допомогою гнучкого елемента, що обмежує переміщення імобілізаційного пристрою по вертикалі вниз 4 Пристрій по п 3, який відрізняється тим, що він виконаний модульним /єдиним/ або таким, що складається із декількох реакторів, що встановлені із зміщенням по фазах технологічного процесу О со о> Винахід відноситься до техніки переробки стічних вод і може бути використаний в індивідуальних господарствах, с/г виробництві, підприємствах по переробці с/г продукції, у комунальних господарствах Метою даного винаходу є створення технологічного процесу оптимального функціонування анаеробного бактеріального співтовариства, і як наслідок, досягнення максимальної продуктивності в мінімальному обсязі при переробці рідких органічних ВІДХОДІВ з одержанням таких продуктів переробки, як бюгаз, рідкі і тверді органомшеральні добрива Винахід пропонує спосіб переробки органічних ВІДХОДІВ, при котрому штучно що задаються режими проведення процесу відповідають закономірностям варіацій (змін) геофізичних факторів Землі (тиску газового середовища електромагнітних полів, активності води і сили тяжіння) включають режими світлового, звукового і теплового впливу на бактеріальну флору і сприяє переходу мікроорганізмів на циркадний ритм ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ, ЩО скорочується Причому зміна амплітуди і частоти коливань параметрів технологічного процесу наближаються, але не досягають частоти власних коливань живої клітини, а засобом моделювання варіацій являються періоди і цикли зміни рівня рідини в реакторі при перемішуванні стоків термопдравлічним методом шляхом проходження їх через конвектор після проходження засобу для магнітної переробки стоків із метою підвищення активності води і збільшення ступеня поділу суспензії СТОКІВ А також пристрій для здійснення зазначеного Ю 57930 засобу, що має елементи для елеісгромагнітного, світлового, звукового і теплового впливу, розташовану в реакторі окрему від інших зону метаноутворення, у якій знаходиться засіб іммобілізації бактерій, виконаний із газоводопроникного матеріалу, і подовжніх ниток, що спираються на елемент, що створює форму іммобілізаційного пристрою, здатного переміщуватися по вертикалі при ЗМІНІ рівня рідини в реакторі та забезпечувати зміну фаз (газ - рідина) Сам пристрій може бути модульним, або що складається із декількох реакторів (модулів), що мають зсув по технологічному циклу Відомо, ЩО ЖИВІ організми мають власні біологічні ритми - ЦИКЛІЧНІ коливання інтенсивності і характеру біологічних процесів і явищ БІОЛОГІЧНИЙ ритм - не тільки безпосередня реакція на зміни ЗОВНІШНІХ умов Він зберігається в штучних умовах при постійному освітленні, температурі вологості й атмосферного тиску По тривалості біологічні ритми підрозділяються Сонячно-добовий (24 год), що властивий більшості фізіологічних процесів (частота поділу клітин, інтенсивність обміну речовин і енергії і т д ) і виявляється, ВІДПОВІДНО, у поведінці живих організмів, ЗМІНІ біохімічних процесів Місячно-добовий (24,8 год) - приливний ритм, типовий для живих організмів прибережної морської зони, виявляється разом із сонячно-добовим ритмом у коливаннях активності їхньої ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ А також зірково-добовий (23,9 год), МІСЯЧНОМІСЯЧНИЙ (29,4 діб), річний (сезонний) У постійних умовах сонячно-добовий ритм звичайно перетворюється в так називаний циркадний ритм із періодом типовим для кожного об'єкта і трохи відрізняється від 24 годин Циркадна періодичність виникає в організмах вирощених у постійних умовах після короткочасної зміни цих умов, що доводить уроджену схильність до такого ритму Циркадний ритм розглядається як власна спонтанна і генетично закріплена ЦИКЛІЧНІСТЬ біологічних процесів в організмі Проте циркадні ритми можуть виникати як артефакт із добових ритмів, що наслідуються, під впливом примусових постійних умов неприродних для організму При сприятливих постійних умовах для ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ живий організм стає активним раніш звичайного часу При несприятливих умовах - час активності щодня запізнюється ВІДПОВІДНО період вихідного 24 годинного ритму щодоби коротшає або подовжується Циркадні ритми можуть впливати на поведінку, як цілого організму, так і на окремі фізіологічні процеси БІОЛОГІЧНІ ритми засновані на строго періодичних фізико-хімічних процесах що відбуваються в організмі - "біологічних годинниках" Зміни ЗОВНІШНІХ умов служать сигналом часу, що можуть зрушувати фази ритму При сталості умов ритмічність цілком спонтанна, що доводиться розбіжністю циркадного ритму з коливаннями геофізичних факторів При сприйнятті циклів проникаючих геофізичних факторів власна система зміни часу грає допоміжну роль Зміни освітлення і температури можуть зрушити фазу бюритму стосовно геофізичного циклу У неприродних штучних для організму, але постійних умовах ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ, може виникнути регулярний зсув фаз При культивації бактерій спостерігаються фази ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ співтовариства бактерій (Фіг 7) 1 Лаг фаза, коли відбувається збільшення обсягу клітин, 2 Фаза прискореного росту, коли відбувається прискорення росту КІЛЬКОСТІ бактерій, 3 Фаза експоненціального (логарифмічного) росту, коли клітини мають високу біологічну активність, 4 Фаза уповільненого росту КІЛЬКОСТІ бактерій через зменшення КІЛЬКОСТІ живильних речовин, 5 Стаціонарна фаза, коли КІЛЬКІСТЬ утворених бактерій дорівнює КІЛЬКОСТІ відмерлих бактерій, 6 Фаза відмирання - експоненціальне зниження КІЛЬКОСТІ бактерій за рахунок переваги відмирання при відсутності поживних речовин і переважанні продуктів ВІДХОДІВ ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ бактерій При ритмічній ПОСТІЙНІЙ подачі живильних речовин і ритмічному постійному ВІДВОДІ продуктів ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ бактерій можлива організація процесу культивації бактерій у стані логарифмічного (експоненціального) росту ВІДОМІ засоби та пристрої переробки органічних ВІДХОДІВ в анаеробних умовах при термофільному, мезофільному і психрофільному режимах Вони містять стадії гідролізу, ферментації, ацетогенну і метагенну, засновані на метаболізмі анаеробних бактерій Наприклад установка для шумування ВІДХОДІВ тваринного і рослинного походження з утворенням бюгазу (1) У даному процесі відбуваються процеси аеробної й анаеробної переробки ВІДХОДІВ Для іммобілізації бактерій внутрішні перегородки резервуара виконані у вигляді гірлянд із сітки До недоліків даного пристрою відноситься необхідність земляних і бетонних робіт, що веде до подорожчання установки Реактор для анаеробного шумування ВІДХОДІВ (2) Пристрій представляє горизонтальний циліндричний апарат, розділений усередині натри ВІДСІКИ, що з'єднуються в нижній частині, а у верхній частині, сполучені між собою трубопроводами через переривник потоку газу У цьому пристрої відсутній поділ обсягу на зони, і всі стадії поділу анаеробного процесу проходять в одній зоні Крім того, відсутні засоби іммобілізації бактерій Установка виробітки бюгазу (3), що має перегородки, які розділяють секції, виконані з гнучких ниток, і обладнані, розташованими під нитками, фільтросними трубами, причому, секції кислого і лужного шумування обладнані замкнутими на секції напірними системами рециркуляції бюгазу, при цьому кожна секція виконана з індивідуальним перекриттям із нежорсткої і непроникної для бюгазу перегородки й установка обладнана додатковим перекриттям, розміщеним над індивідуальними перекриттями секцій Хибою відомих засобів, а, отже, і устроїв для 57930 їхнього здійснення, є те, що вони створюють ЗОВНІШНІ умови, сприятливі для ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ мік роорганізмів, як співтовариства в цілому, без урахування того, що як одиничні бактерії, так і співтовариство їх у цілому, є частиною біосфери Землі і їхні життєві процеси носять періодично безупинний характер і залежать від впливу всієї сукупності геофізичних, фізико-хімічних і технологічних чинників навколишнього середовища, що діють у визначеному ритмі коливальних процесів, а самі живі організми мають бюритми - фізіологічні та власні, що дають можливість пристосовуватися до змін навколишнього середовища У технологічних процесах не враховані варіації геофізичних факторів Землі Послідовне розташування секцій сприяє спаду температури в напрямку від входу середовища до виходу Горизонтальне розташування секцій сприяє накопиченню осаду на дні секцій При режимі повного витискання відсутнє перемішування середовища Відсутня можливість регенерації іммобілізаційних пристроїв У даній заявці прийнято, що під терміном "варіації геофізичних факторів Землі" припускаються зміни атмосферного тиску Землі, варіації напруженості електричного і магнітного полів Землі, варіації сили тяжіння, зміна активності води рік, водойм, водопроводів (6) Відомий засіб і установка для використання продуктів ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ тварин (4) Даний засіб прийнятий нами за прототип Засіб передбачає двохступінчате мікробіологічне перетворення перша стадія - анаеробне розкладання органічної речовини з утворенням газу, друга стадія - аеробний процес біосинтезу білка з використанням газів що утворюються на першій стадії і ВІДХОДІВ тваринництва, у якості живильних речовин мікроорганізмів, що синтезують білок та утворюються на другій стадії Проте даний засіб мають такі недоліки Зазначений засіб може бути здійснений тільки на великих підприємствах по вирощуванню й утриманню тварин, тому що вимагає наявності установок для створення тиску до 11,8мПа (120кгс/см кв) і вакууму до 0,98кПа (100мм вод ст), а також устаткування працюючого при таких тисках Наявність аеробної стадії вимагає рішення задачі видалення осаду, тому що в порівнянні з анаеробним процесом його утвориться в десятки разів більше з одиниці маси продукту, що переробляється Стерилізація гною декомпресією перед анаеробним процесом передбачає застосування тільки однієї заздалегідь заправленої, асоціації бактерій, що утворюють метан При проведенні анаеробної стадії утворюється бюгаз з утриманням метану не більш 65%, що, звичайно, не зможе дати можливість компенсації енергозатрат на процес при використанні бюгазу в якості енергоносія Указаний засіб не передбачає активізації асоціації бактерій шляхом переходу на циркадний цикл, що скорочується, а також не передбачена зміна параметрів процесу ВІДПОВІДНО ДО варіацій геофізичних факторів Землі Наявність спеціального пристрою, що пе ремішує, потребує додаткових енергетичних витрат Відомий також пристрій для переробки органічних ВІДХОДІВ (5) прийнятий нами за прототип Цей пристрій складається з мішалки, центрифуги, дезинтегратора, корпуса, що має камеру кислого шумування з пристроєм, що перемішує, під яким розташований збірник мулової води і над яким розташована камера лужного шумування з неправильним перфорованим днищем, пристрою метанізацм газу, що має циліндричний корпус, розділений барботажними камерами на декілька обсягів, які з'єднуються одне з одним переливними трубами і що мають іммобілізаційні насадки у вигляді гнучких ниток Описаний пристрій застосовується з метою підвищення змісту метану в бюгазі за рахунок збільшення ступеня розпаду органічних речовин, при впливі активних фізіологічних речовин, які звільняються при руйнації оболонок біомаси в дезинтегратор і Проте цей пристрій має ряд недоліків 1 Перемішування і нагрів ВІДХОДІВ гострою парою потребує додаткових витрат на постійну затрату чистої води 2 Наявність рідинних насосів і переливних труб обмежують діапазон КІЛЬКОСТІ подаваємих стоків 3 Іммобілізаційні насадки використовуються не цілком (тільки на величину висоти переливних труб) і мають незмінні фази (рідина і газ), 4 Подача бюгазу через барботажні камери потребує додаткової КІЛЬКОСТІ спеціальнихвентиляторів і підтримує надлишковий постійний тиск газу в просторі між барботажними камерами, що ускладнює роботу бактерій, які утворюють метан 5 Подача фізіологічно активних речовин тільки в пристрій метанізацм газу зменшує активність біомаси в кислотній і лужній зонах, що веде до недостатнього ступеня переробки ВІДХОДІВ 6 Зазначені недоліки не дозволяють організувати в даному пристрої процес переробки органічних ВІДХОДІВ ВІДПОВІДНО до варіацій геофізичних факторів Землі і таким чином, активізувавши ЖИТТЄДІЯЛЬНІСТЬ бактерій, досягти максимальної продуктивності в мінімальному обсязі Завданням даного винаходу є створення засобу і пристрою для здійснення технологічного процесу оптимального функціонування анаеробного бактеріального співтовариства і, як наслідок, досягнення максимальної продуктивності в мінімальному обсязі при переробці рідких органічних ВІДХОДІВ з одержанням таких продуктів переробки як бюгаз, рідкі і тверді органо-мшеральні добрива Поставлене завдання вирішується тим, що в запропонованому способі і пристрої для переробки органічних ВІДХОДІВ, створюється анаеробний процес, який передбачає подачу ВІДХОДІВ І видалення продуктів переробки, нагрів ВІДХОДІВ, перепад тиску газового середовища в реакторі, видалення бюгазу, збагачення бюгазу метаном ВІДПОВІДНО ДО винаходу засобами моделювання варіацій (змін) геофізичних факторів Землі (тиску газового середовища, електромагнітних полів, активності води, сили ваги) світлового, звукового і теплового впливу на бактеріальну мікрофлору, що 57930 сприяють переходу мікроорганізмів на циркаднии бюритм ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ, що скорочується, є періоди і цикли зміни рівня рідини реакторів реакторі ВІДПОВІДНО ДО винаходу газове середовище, що утворилося над рівнем стоків, періодично проходить через шар стоків у камері, що утворює метан, і бере участь у реакції метаноутворення, а перемішування стоків відбувається гідравлічним методом шляхом проходження через конвектор ВІДПОВІДНО ДО винаходу зміна амплітуди і частоти коливань параметрів технологічного процесу наближається, але не досягає частоти власних коливань живої клітини Продуктивність запропонованого технологічного процесу визначається з рівняння R=V*Sinf*Kx*4x*Ka*Y Де R - продуктивність процесу, кг ХПК/добу , V - об'єм реактора, м куб/, Smf- вихідна концентрація стоків, кг ХПК/м куб Кх - коефіцієнт підвищення метаболічної активності біомаси, Чх- питома метаболічна активність біомаси, кг ХПК/кг БВБ, Ка - коефіцієнт збільшення виходу біомаси, Y - економічний коефіцієнт виходу біомаси від використаного ХПК, кг БВБ/кгХПК Запропонований пристрій для здійснення засобу переробки органічних ВІДХОДІВ складається з забірної ємності, сполученої з реактором, що має гідролізно-ферментаційну газову камеру та камеру що утворює метан, патрубки підведення вихідної рідини, відведення мулу, освітленої рідини і бюгазу іммобілізаційний устрій засобу магнітного, світлового і звукового впливу на мікроорганізми, нагрівачі, виконані у вигляді конвекторів, розташованих СПІВВІСНО камерам, що утворюють метан, які мають іммобілізаційний пристрій, виконаний з газоводопроникного матеріалу і подовжніх ниток, що спираються на елемент утворюючий форму іммобілізаційного пристрою розташований під газоводопроникним матеріалом, закріплений до нижньої частини камери, а з протилежної сторони матеріал і нитки прикріплені до поплавця, сполученому з верхньою частиною камери, яка утворює метан, гнучким елементом, що обмежує переміщення іммобілізаційного пристрою по вертикалі униз при ЗМІНІ рівня рідини в реакторі й забезпечуючи зміну фаз газ - рідина До того ж пристрій може бути модульним або складатися з декількох реакторів, що мають зсуви по фазах технологічного процесу Прелік фігур Фіг 1 Графік зміни атмосферного тиску Добові зміни геофізичного фактору Землі - коливання атмосферного тиску Амплітуда коливань , вдень =2,4мм рт ст , вночі =1,6мм рт ст Фіг 2 Графік варіацій напруженості електричного поля Добові зміни геофізичного фактору Землі - коливання активності електричного поля Фіг 3 Графік варіацій магнітного поля Добові зміни геофізичного фактру Землі - коливання активності магнітного поля Фіг 4 Графік варіацій сили ваги Добові зміни геофізичного фактору Землі - ко 8 ливання активності сили ваги Фіг 5 Графік зміни активності води Добові зміни активності води в річках, водоймищах, водопроводах Фіг 6 Графік зміни добової активності рослин Добові зміни активності ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ рослин - фотосинтез, - розподілення живлення речовини, - споживання води, /живлення, підкормка/, - ріст кореневої системи Фіг 7 Графік циклу співтовариства бактерій 1 - фаза росту клітини/Лаг-фаза/, збільшення об'єму клітин, 2 - фаза логарифмічного росту клітин, найвищої біологічної активності бактерій 3 - фаза стаціонарного росту клітин КІЛЬКІСТЬ утворених бактерій дорівнює КІЛЬКОСТІ відмерлих бактерій 4 - фаза логарифмічної загибелі клітин, переваження відмерлих бактерій та продуктів ВІДХОДІВ ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ бактерій Фіг 8 Принципова схема пристрою Схема пристрою для переробки органічних ВІДХОДІВ Фіг 9 Загальний вид реактора Загальний вид пристрою для переробки органічних ВІДХОДІВ 1 - реактор, 2 - ємність для стоків, З, 1 1 , 17, 42 - трубопровід, 19, 4, 9, 19, 20, 2 1 , 22 - кран з ручним управлінням, 5, 23, 24 - кран відбору проб, 6, 25, 26, 53 - запірний клапан, 7- лічильник рідинний, 8 - засіб магнітної обробки стоків, 9 - насос подачі стоків, 10- накопичувач бюгазу, 12 - насос відбору бюгазу, 13 - манометр, що управляє, 14 - запірний клапан, 15 - лічильник газовий, 16 - увирівнювач низького тиску, 18 - насос відбору, 27 - система управління, 28 - корпус, 29 - камери метаноутворення, ЗО, 45- пристрої імобілізацм бактерій, 31 - газовий колектор, 32 - пдрозапір, 33, 34, 40, 41 - патрубок, 35 - конвектори, 36 - нагрівачі, 37 - патрубки барботажу, 38 - патрубок подачі стоків, 39 - нагрівач-диспергатор, 43 - джерело світлового випромінювання, 44 - джерело звукового випромінювання, 46 газо-водопроникний матеріал імобілізаційного пристрою, 47 - нитки імобілізаційного пристрою, 48 - поплавок, 49 - гнучкий зв'язок між поплавком та верхом камери метаноутворення, 50 елемент, що утворює форму імобілізаційного пристрою, 57930 51- гідролізно-ферментаційна камера, 52 - газова камера Фіг 10 Розріз по А-А Поперечний розріз пристрою для переробки органічних ВІДХОДІВ Фіг 11 Розріз по Б-Б Розріз направлювача стоків та диспергатора Засіб переробки органічних ВІДХОДІВ, при якому усі штучно створювані зміни параметрів технологічного процесу відповідають закономірностям варіацій геофізичних факторів Землі (Фіг 1-4), що дозволяє створювати в реакторах умови близькі до природних умов існування мікроорганізмів розраховувати період і цикл роботи реактора, задавати амплітуду і частоту подачі стоків Процес переробки проходить в анаеробних умовах, передбачає подачу ВІДХОДІВ І видалення продуктів переробки, нагрів ВІДХОДІВ ДО заданої температури, перепад тиску газового середовища в реакторі, видалення бюгазу і збагачення його метаном У даному процесі період являє собою час між відведеннями вистояної рідини з камер, що утворюють метан, а цикл це час між видаленням із реактора мулу, продуктів ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ бактерій, віджилих бактерій і т д , цикл може включати декілька періодів Наприкінці кожного періоду в камерах, що утворюють метан, відбувається зміна фаз рідина газ, а наприкінці кожного циклу збільшується поверхня іммобілізаційних пристроїв що беруть участь у ЗМІНІ фаз як у камерах метаноутворення, так і в самому реакторі При певних амплітуді і частоті подавання стоків і видалення продуктів переробки в реакторі створюється поживне середовище для мікроорганізмів, що дозволяє бактеріальному співтовариству перебувати в стадії логарифмічного (експоненціального) росту клітин Застосовуючи світловий, звуковий, магнітний й ІНШІ впливи в допустимих дозах домагаються активізації ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ мікроорганізмів Періодично, під дією надлишкового тиску бюгаз, що утворився в загальному обсязі реактора, барботує у камери, що утворюють метан, беручи участь в утворенні метану При сталому позитивному технологічному режимі короткочасні зміни одного з параметрів процесу призводить до зміни добового режиму ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ бактерій, створюючи циркадний ритм, що коротшає, без порушення активності бактерій Частота й амплітуда коливань параметрів технологічного процесу повинні наближатися, але не досягати власних коливань клітини бактерій Встановлена система конвекторів дозволяє не тільки нагрівати стоки але і збільшувати ступінь їхнього гідравлічного перемішування Засобом моделювання варіацій показників технологічного процесу переробки органічних ВІДХОДІВ є періоди і цикли зміни рівня рідини в реакторі Показниками продуктивності є питома метаболічна активність біомаси й економічний коефіцієнт виходу біомаси Ступінь підвищення активності біомаси при усіляких впливах можна 10 висловити різноманітними коефіцієнтами, що дозволяє визначити рівняння продуктивності процесу R=V*Sinf*Kx*4x*Ka*Y Де R - продуктивність процесу, кг ХПК/добу , V - об'єм реактора, м куб , Smf - вихідна концентрація стоків, кг ХПК/м куб Кх - коефіцієнт підвищення метаболічної активності біомаси, при впливі різноманітних геофізичних, біохімічних і технологічних факторів, Чх - питома метаболічна активність біомаси, кг ХПК/кг БВБ, визначається за даними, викладеними у спеціальній літературі, Ка - коефіцієнт збільшення виходу біомаси, при впливі факторів навколишнього середовища, Y - економічний коефіцієнт виходу біомаси від використаного ХПК, кг БВБ/кг ХПК визначається за даними, викладеними у спеціальній літературі Кх=Ка=1+Кэ+Км+Кт+Кс+Кз+Кг, Де Кэ - коефіцієнт активізації при впливі електричного поля, Км - коефіцієнт активізації при впливі магнітного поля, Km - коефіцієнт активізації при ЗМІНІ СИЛИ ваги, Кс - коефіцієнт активізації при впливі світлового випромінювання, Кг - коефіцієнт активізації при ЗМІНІ тиску газового середовища (атмосферного тиску), Кз - коефіцієнт активізації при впливі звукового випромінювання Методика визначення коефіцієнтів Кэ, Km, Km, Кс, Кз, Кг являються "НОУ-ХАУ" заявників Приклад розрахунку продуктивності процесу R=0,4*3,95*2,24*5*2,24*0,08=3,17Kr ХПК /добу (0,8м куб /добу Вихід бюгазу yr=R*4r, м куб/добу, де Чг=24м куб/м куб - вихід бюгазу при переробці 1м куб стоків, Уг=0,8*24=19м куб/добу Пристрій для здійснення засобу переробки органічних ВІДХОДІВ складається з Реактора (1) сполученого з ємністю для стоків (2) трубопроводом (3), на якому встановлені кран (4) із ручним керуванням, кран (5) відбору проб, запірний клапан (6), лічильник рідинний (7), засіб магнітного опрацювання стоків (8), насос подачі стоків (9), Накопичувача бюгазу (10), сполученого з реактором (1) трубопроводом (11), на якому встановлений насос (12) відбору бюгазу, керуючий манометр (13), запірний клапан (14), лічильник газовий (15), газовий колектор - вирівнювач низького тиску і збагачувач бюгазу метаном (16) виконаний, наприклад, на базі порожниноволокнистих газороздільних елементів, Трубопроводу (17) відведення рідких продуктів переробки стоків, на якому встановлені насос відбору (18), крани з ручним керуванням (19, 20, 21, 22), крани відбору проб (23, 24) клапани запірні (25, 26, 53), Системи керування (27), що управляє і контролює роботу устаткування для забезпечення оптимального технологічного процесу переробки СТОКІВ Реактор (1) складається з корпуса (28), у яко 12 11 57930 му встановлені камери метаноутворення (29), усеВключається насос подачі стоків (9) і редині яких закріплені пристрої іммобілізації баквідбувається заповнення реактора до верхнього терій (ЗО) спроможні чинити зворотно-поступальні рівня середовища в реакторі рухи у вертикальній площині При надходженні стоків у камеру пдролізуферментацм відбувається витиснення середовища Камери метаноутворення мають отвори для в камеру метаноутворення виходу освітленої фракції, сполучені колектором (31) із пдрозатвором (32), що через патрубок (33) Порція стоків, що надійшла, під дією різниці зливу освітленої фракції сполучений із трубопротемператур опускається вниз і, проходячи через водом (17) відведення рідких продуктів переробки конвектори (35), нагрівається до заданої температури СТОКІВ Камери метаноутворення мають патрубки (34) Після закінчення заданого часу подається косполучені з газовим колектором - вирівнювачем манда на злив, освітленої рідини Таким чином, низького тиску (16), сполученого з трубопроводом закінчується один і починається другий період відводу освітленої рідини (11) СПІВВІСНО камерам метаноутворення на дні У процесі зливу освітленої рідини зменшуєтьреактора встановлені конвектори (35), що мають ся тиск біогазу в газовій камері (52) і створюються нагрівачі, наприклад, у вигляді ТЕНів (36), а до умови для більш інтенсивного виділення біогазу із конвекторів приєднані патрубки барботажу (37) середовища При досягненні середнього рівня середовища, за рахунок зменшення рівня ежекції Усередині корпусу, навпроти патрубка подачі рідини з барботажних патрубків (37) відбувається стоків (38) установлений напрямник-деспергатор проникнення біогазу, що знаходиться над рівнем (39), а патрубок подачі стоків сполучений із трубосередовища, у камеру метаноутворення (29) Де проводом (53) подачі стоків відбувається участь біогазу в технологічному проНа дні реактора закріплений патрубок (40) цесі і його очищенні зливу згущеної фракції, що сполучений із трубопроводом (17) При досягненні заданого розміру верхньої межі тиску біогазу в газовій камері (52), включається На кришці реактора закріплений патрубок (41), насос добору біогазу (12) і газ подається в накопищо з'єднується з газовим колектором (16) і патрубчувач біогазу (10) ками барботажа (37) за допомогою трубопроводів (42) Відбувається добір біогазу з газової камери, що включає газовий простір камери метаноутвоНа бічних стінках корпуса реактора встановрення По досягненні заданої нижньої межі тиску лені джерела світлового (43) і звукового (44) вибіогазу виключається насос добору біогазу (12) промінювання Реактор усередині розділений на дві частини Після закінчення заданого часу, для видаленіммобілізаційним пристроєм (45) у вигляді сітки ня з реактора неорганічних ВІДХОДІВ І продуктів ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ мікроорганізмів відчиняється запіІммобілізаційний пристрій, розташований усерний клапан (26) і включається насос зливу (18) редині камери метаноутворення виконаний у вигляді зрізаного конуса з газоводопроникного матеСередовище з реактора надходить у забірну ріалу (46), усередині якого вертикально і похило ємність (2), де відбувається перемішування її зі розташовані нитки (47), прикріплені разом із матесвіжими стоками і процес регенерації ріалом до поплавця (48), сполученого з верхньою По досягненні нижнього рівня середовища зачастиною камери гнучким зв'язком (49), а насподі кривається клапан (26) і виключається насос зливу матеріал закріплюється на основі корпусу камери (18) Матеріал конуса і нитки з'єднані з елементом У процесі зниження рівня середовища до ниж(50), що утворює форму іммобілізаційного принього значення зменшується тиск у газовій камері і строю відбувається більш інтенсивне виділення біогазу з рідини Реактор має три камери гідролізноферментаційну (51), камеру що утворює метан При досягненні середовищем нижнього рівня (29), газову (52) відчиняється клапан (6) і включається насос подачі стоків (9) Реактор умовно розділений на три зони гідролізну (І), ферментаційно-ацетогенну (II), меПо досягненні верхнього рівня рідини закританоутворення (III) вається клапан (6) і виключається насос подачі стоків (9) Робота пристрою відбувається в циклічному ритмі Цикл відраховується від заповнення реакЗакінчився один і починається інший цикл тора до верхнього рівня Цикл містить у собі більше одного періоду добору освітленої рідини По команді системи керування (27) відчиняється запірний клапан зливу освітленої При надходженні в реактор, стоки рухаються рідини (25) і включається насос зливу (18) уздовж стінки реактора в напрямку "проти годинної Відбувається злив у приймальну ємність (2) стрілки", створюючи кругове прямування середовища і виконуючи її перемішування уздовж реакПри зливі відбувається видалення рідини з тора камери, що утворює метан (29), відбувається переміщення середовища з камери пдролізуСпрямоване прямування і диспергування, що ферментацм (51) у камеру, що утворює метан (29) призводить до часткової руйнації мікроорганізмів, стоки одержують, проходячи напрямникПо досягненні середнього рівня середовища в диспергатор (39) реакторі, по команді закривається клапан зливу освітленої рідини (25) і виключається насос зливу Періоди і цикли роботи реактора відповідають (18) закономірностям зміни геофізичних чинників, яким 14 13 57930 підпорядковуються живі організми на Землі, таким періоду роботи реактора дорівнює часу переливу як варіації сили тяжіння, магнітного й електричноміж подачами стоків Цикл роботи реактора го полів Землі, активності води, атмосферного містить 6 періодів Після закінчення шостого циклу тиску, реакції живих організмів на вплив світлових і видалення мулового осаду і злив стоків до нижньзвукових випромінювань, спроможностям живих ого рівня Додатковий світловий і звуковий вплив у організмів переходити в циркадний ритм ЖИТТЄДІЯперіод заповнення реактора з нижнього до верхЛЬНОСТІ при ЗМІНІ якогось чинника навколишнього нього рівня середовища Таким чином, запропонований засіб має такі переваги Параметри циклів і періодів спочатку встановлюються близькими до природного, із поступовою Застосування світлового, звукового, магнітного зміною для скорочення тривалості ритмів і циклів й інших методів впливу на мікроорганізми дозводо мінімально можливих при максимальній проляє активізувати їхню ЖИТТЄДІЯЛЬНІСТЬ, збільшуючи дуктивності і високій якості переробки продуктивності процесу переробки органічних ВІДХОДІВ Стоки, надходячи в реактор, потрапляють у зону гідролізу, де відбувається розщеплення Організовувати і регулювати зміну фаз газ біполімерних молекул рідина Далі стоки переходять у зону ферментації, де Ритмічним зсувом амплітуди і частоти подачі відбувається шумування мономерів, що утворилистоків, зміною періодів і циклів роботи реактора, ся, а також проходить ацетогенна стадія з утводосягати модуляції імпульсу генерації колоній бакренням безпосередніх попередників метану терій, тобто інтенсифікації розмноження бактерій, підтримуючи бактеріальну флору в стадії логариДалі субстрат надходить у камеру метаноуфмічного (експоненціального) росту клітин творення, де відбувається утворення метану Для збільшення метаболічної активності біоКороткочасною зміною постійних умов маси й економічного коефіцієнта виходу біомаси ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ бактерій переводити сонячно від спожитого ХПК періодично, ВІДПОВІДНО до задобовий ритм у циркадний ритм, що скорочується даного режиму технологічного процесу, включаТехнічне рішення має такі переваги ються джерела світлового (43) і звукового (44) виНаявність засобів звукового, світлового, промінювань магнітного й інших впливів на мікрофлору При зливі продуктів переробки з реактора, відНаявність нагрівачів у вигляді конвекторів, криття - закриття клапану (53) і вмикання - вимирозташованих СПІВВІСНО камерам метаноутворенкання насоса (18) відбувається одночасно ня Авторами винаходу виготовлений дослідний Наявність іммобілізаційної системи з можзразок пристрою, на якому відпрацьовуються ливістю зворотно-поступального вертикального стадії технологічного процесу заявленого засобу руху переробки рідких органічних ВІДХОДІВ Конструкція пристрою дозволяє виконувати Засіб реалізується в такий спосіб його модульним або складаючимся із декількох реакторів, що мають зсув по фазах технологічного Приклад 1 Реактор обсягом 0,5 м куб Тиск процесу газового середовища в апараті - атмосферний з відхиленням + 0,02мПа (0,2кг с /см кв ) Амплітуда Бібліографія зміни рівня стоків у реакторі 100мм Частота по1 А С SU1477694 А1 «Установка для сбражидачі стоків і відводу освітленої рідини через 2 чавания отходов животного и растительного происса Тривалість світлового і звукового впливу Зхв хождения с образованием биогаза» після досягнення верхнього рівня рідини в реак2 ACSU1451103 А1 «Реактор для анаэробторі ного сбраживания отходов» Приклад 2 Той же реактор Тиск газового се3 ACSU1825751 А1 «Установка выработки редовища в апараті - атмосферний із відхиленням биогаза» +0,025мПа ( 0,25кг с /см кв ) Амплітуда зміни рівня 4 Заявка на патент Франции №2500990 «Спостоків від верхнього до середнього значень рівня соб и установка для использования продуктов рідини в реакторі Частота подачі стоків - через 2 жизнедеятельности животных» години Тривалість світлового і звукового впливу 5 ACSU1798333 А1 «Метантенк» бхв після досягнення верхнього рівня рідини в 6 Большая Советская энциклопедия Третье реакторі издание, Москва, Издательство «Советская энциклопедия» 1970 -1978гг Приклад 3 Той же реактор Умови роботи такі ж, як у прикладі 2 Приймається, що тривалість /го% о і 3.3 ч я в 7 в з :о н /г /э /« а & г? /в п еа < Зміна атмосферного тиску Фіг 1 О 4 2 5 л S 6 7 8 9 Ш Ц 'd li ft IS IG 17 IB IS JO J/ Ь < Варіації напруженності електричного поля Фіг 2 15 57930 Сонячно Зо5о6і і г з ч s б 7 8 9 ю її іе із w is m n it -s ге a 1 і. 5 1 э 6 7 S 9 to ft і- 15 Л ts 6 Г7 i& 9 ге год Варіації магнітного поля Фіг З JS гз Варіації сиви тяжіння Фіг 4 ві зміни геофізичних факторів Землі Фотосинтез Розподіл пожиЬних Споживання води Жидлення (п/дкормка) о і і j і 5 5 ? в з « « « з їїїЖїсПТТь рзМПЇГяГгіеч' Рост коренів л * л б їв 9 ю п is. я а іб 16 п т ft го ги&і^згод Зміна активності рослин Фіг 6 Зміна активності води рік водойм водопроводів Фіг 5 Т гад 1 2 3 4 Цикл життя товариства бактерій Фіг 7 - фаза росту клітни ІЛаг-фаза} ~ фаза логарифмічного росту клітин - фаза стаціонарного росту клітин - фаза логарифмічної загибєа клітин 17 Комп'ютерна верстка М Мацело 57930 18 Підписано до друку 05 08 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна