Способ микробиологической переработки влажных органоминеральных и слабоструктурированных отходов жизнедеятельности птиц и устройство для его осуществления
METHOD OF MICROBIOLOGICAL PROCESSING OF WET ORGANOMINERAL AND WEAKLY STRUCTURED WASTES OF BIRDS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при переработке отходов птицеводческих хозяйств.
Птицефабрики являются значительным источником загрязнений окружающей среды. Мухи и неприятные запахи, распространяющиеся на большие расстояния от пометохранилища, ухудшают социально-экологические условия жизни и труда сотрудников птицефабрик, а также здоровье животных, вынужденных дышать парами аммиака и другими вредными испарениями из отстойников и сборных ям. Проблема утилизации отходов птицефабрик актуальна и потому, что для их хранения занято большое количество пахотных земель. Птицефабрики вынуждены платить большие штрафы за нарушение экологии.
Известен способ переработки птичьего помета (влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов) с использованием биопрепарата «Тамир», содержащего активные сапрофитные микроорганизмы (Звездин В.В. и др. Ускоренная утилизация птичьего помета и получение на его основе высококачественных удобрений методом биологической обработки. Достижения ЭМ-технологии в России, Вопросы практического применения микробиологических препаратов Байкал ЭМ 1, Тамир и ЭМ-Курунга. Сборник трудов. - М.: 2004). На выходе из птицефабрики биопрепарат "Тамир" вносили в помет, который принимается в приямки, и смешивали в течение суток 2 раза. Наполнение приямка идет 3 суток, и происходит естественное перемешивание. Себестоимость внесения и перемешивания ЭМ-препарата в этом случае меньше, чем при внесении его в поле с использованием трактора и бочки. Смешанный с биопрепаратом "Тамир" птичий помет вывозили на пахотное поле, разносили по полю тонким слоем.
Недостатками известного способа являются большая трудоемкость, низкая производительность и ухудшение социально-экологических условий жизни и труда сотрудников птицефабрик.
8
2
Известен способ получения биоудобрения (патент РФ №2542115, МПК C05F 3/00, C05F 11/08, опубл.20.002.2015, бюл. №5), включающий получение биосмеси путем внесения микробной культуры Pseudomonas sp. 114, депонированной в ВКПМ под №В-5060, и Azotobacter chroococcum В 35, депонированной в ВКПМ под №В-6010, с титром 10 кл./мл в соотношении 2:1 на сухой комбинированный носитель из расчета 60 мл на 1 кг и перемешивание, отличающийся тем, что в качестве носителя используют целлюлозосодержащее вещество, например лузгу подсолнечника или риса, и минералосодержащий компонент, например перлит, взятые в соотношении 1:3 по массе, далее биосмесь наносят на пол птицеводческих помещений в дозе 30-70 г на 1 м при влажности носителя 15-20%, затем биосмесь с отходами птицеводческих помещений, по мере накопления, собирают и складируют в бурты.
Недостатками известного способа являются большая трудоемкость, низкая производительность, ухудшение социально-экологических условий жизни и труда сотрудников птицефабрик.
8
8
Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению является способ микробиологической переработки птичьего помета (патент РФ №2437864, МПК (2009.01) C05F 3/00, C05F 11/08, опубл. 27.12.2011, бюл. №34), заключающийся во внесении микробной культуры Pseudomonas sp. 114, депонированной в ВКПМ под №В-5060, в птичий помет с последующим перемешиванием, а затем через 5 суток вносят микробную культуру Azotobacter chroococcum В 35, депонированной в ВКПМ под №В-6010, и вновь перемешивают. Титр вносимых микробных культур составлял для Pseudomonas sp. 114-10 кл./мл и для Azotobacter chroococcum В 35 10 кл./мл. Объемное соотношение вносимых культур 2:1 соответственно из расчета 45 мл на 1 кг птичьего помета при бесподстилочном содержании птицы. При подстилочном содержании птицы Pseudomonas sp. 114 и Azotobacter chroococcum В 35, взятые в отношении 2:1, вносят в количестве 15 мл на 1 кг помета. Перед внесением микробных культур каждую из них разбавляют водой в соотношении 1:2 соответственно.
Недостатками известного способа являются низкая производительность, значительное выделение биогаза, что ухудшает экологическую обстановку на близлежащей территории, большие трудозатраты.
Техническим результатом является повышение производительности, улучшение экологической обстановки путем утилизация биогаза для дальнейшей его переработки, снижение трудозатрат.
8
8
Технический результат достигается тем, что в способе микробиологической переработки влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов и устройство для его осуществления с использованием микробной культуры Pseudomonas sp. 114, депонированной в ВКПМ под №В-5060, и Azotobacter chroococcum В 35, депонированной в ВКПМ под №В-6010, взятых в соотношении 2:1 при титре каждой из них 10 кл/мл, каждая из которых предварительно разведена в воде в соотношении 1:2 соответственно, причем микробные культуры вносят в влажные органоминеральные и слабоструктурированные субстраты последовательно, начиная с внесения Pseudomonas sp. 114 с последующим перемешиванием, через 5 суток - Azotobacter chroococcum В 35 и перемешивают, при этом, при без- подстилочном содержании, например птицы, микробные культуры Pseudomonas sp. 114 и Azotobacter chroococcum В 35 вносят в количестве 45 мл на 1 кг влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов при подстилочном содержании, например птицы, микробные культуры Pseudomonas sp. 114 и Azotobacter chroococcum В 35 вносят в количестве 15 мл на 1 кг влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов, влажные органоминеральные и слабоструктурированные субстраты, вместе с микробной культурой Pseudomonas sp. 114. депонированной в ВКПМ под №В-5060 (в дальнейшем первая масса загрузки) подают через первое средство для загрузки непрерывным потоком во вращающуюся верхнюю винтовую емкость устройства для осуществления способа, где осуществляется одновременное перемешивание и транспортировка первой массы загрузки вдоль ее горизонтальной оси, затем осуществляют передачу первой массы загрузки в нижерасположенную вращающуюся винтовую емкость, где осуществляется дальнейшее перемешивание и транспортировка в обратном направлении, затем осуществляют передачу первой массы загрузки в нижерасположенную вращающуюся винтовую емкость, в которую, через второе средство для загрузки подают Azotobacter chroococcum В 35, депонированной в ВКПМ под №В-6010 (в дальнейшем вторая масса загрузки взятая в соотношении 2:1 при титре каждой из них 10 кл/мл каждая из которых предварительно разведена в воде в соотношении 1:2 соответственно) и перемешивают с первой массой загрузки с образованием смеси влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов с микробными культурами и одновременно транспортируют эту смесь вдоль нижерасположенной горизонтальной оси вращающейся винтовой емкости, затем ее передают последовательно в нижерасположенные друг под другом вращающиеся винтовые емкости, при этом, во внутрь нижней вращающейся винтовой емкости навстречу движущимся потокам смеси подают подогретый воздух, который через верхнее отверстие в корпусе устройства удаляет биогазы для их дальнейшей утилизации и переработки, также технический результат достигается тем, что в устройстве микробиологической переработки влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов, содержащее снабженный приводом вибрирующий корпус с закрепленным снизу корпуса вибратором, упруго установленным на основании и снабженный вытяжкой для утилизации биогаза смонтированы вращающиеся винтовые емкости с винтовым канавками во внутреннему периметру, изготовленные из трех прямоугольных полос, согнутых попеременно в противоположные стороны под углом 140° по надрезам, выполненным под углом 60° друг к другу и к продольным кромкам полос с образованием по длине полосы равносторонних треугольников, расположенных попеременно в противоположные стороны, при этом полосы соединены одна с другой по продольным кромкам под углом 70° с образованием по внутреннему периметру трех ломаных криволинейных винтовых поверхностей и трех ломаных винтовых канавок основного направления для перемещения смеси влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов и микробных добавок, а также двух ломаных криволинейных винтовых поверхностей и двух винтовых канавок противоположного направления для перемещения смеси влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов и микробных добавок от загрузки к выгрузке, причем по наружному диаметру винтовой емкости образуются три ломаные винтовые линии основного направления с шагом S и две ломаные винтовые линии противоположного направления с шагом 0,25S в точках излома винтовых линий, в которых расположены места схождения сторон шести равносторонних треугольников, при этом винтовые емкости смонтированные горизонтально в корпусе устройства друг под другом зигзагообразно под углом 45° и соединенные друг с другом в единую технологическую цепочку с помощью боковых крышек, которые перекрывают и соединяют с одной стороны торцевой стенки корпуса устройства выходные отверстия нечетных вращающихся винтовых емкостей с входными отверстиями нижележащих четных вращающихся винтовых емкостей, а с другой стороны торцевой стенки корпуса устройства соединяют выходные отверстия четных вращающихся винтовых емкостей с нижележащими нечетными вращающимися винтовыми емкостями, при этом, все нечетные вращающиеся винтовые емкости снабжены по периметру тремя винтовыми канавками правого основного направления, а все четные вращающиеся винтовые емкости снабжены тремя винтовыми канавками левого основного направления и все они вращаются в одном направлении, обеспечивая непрерывное перемещение масс загрузки сверху вниз, от загрузки к выгрузке, зигзагообразно внутри вращающихся винтовых емкостей от одной торцевой стенки корпуса устройства к противоположной торцевой стенки корпуса устройства, причем корпус устройства снабжен сверху вытяжкой для утилизации биогаза, снизу - склизом для отвода готового продукта за пределы вибрирующего корпуса устройства, причем устройство снабжено первым средством для загрузки влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов вместе с микробной культурой Pseudomonas sp. 114. депонированной в ВКПМ под №В-5060 внутрь первой расположенной сверху в корпусе устройства вращающейся винтовой емкости и вторым средством для загрузки Azotobacter chroococcum В 35, депонированной в ВКПМ под №В-6010 внутрь нижерасположенной третьей вращающейся винтовой емкости, при этом, внутрь нижней вращающейся винтовой емкости вмонтирован трубопровод подачи воздуха для придания движения биогазам по зигзагообразно расположенным полостям вращающихся винтовых емкостей снизу вверх к вытяжке для утилизации биогаза.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемого способа микробиологической переработки влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов и устройство для его осуществления
Новизна заключается в том, что технологический процесс в устройстве выполняется непрерывным потоком, при этом обеспечивается не только перемешивание влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов с микробными культурами и их транспортировка от загрузки к выгрузке, но и технологическое движение-перемешивание путем совместного воздействия на смесь влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов и микробных культур наложенных друг на друга низкочастотных колебаний с большой амплитудой и высокочастотных колебаний с малой амплитудой, что уменьшает трудозатраты, повышает производительность, ускоряет процессы биоконверсии с одновременным увеличением биологической активности продукта переработки, обеспечивает утилизацию биогаза для дальнейшей его переработки, что улучшает экологическую обстановку на прилегающих территориях.
Новизна изобретения заключается в том, что влажные органоминеральные и слабоструктурированные субстраты, вместе с микробной культурой Pseudomonas sp. 114. депонированной в ВКПМ под №В-5060 (в дальнейшем первая масса загрузки), подают через первое средство для загрузки непрерывным потоком во вращающуюся верхнюю винтовую емкость устройства для осуществления способа, где выполняется одновременное перемешивание и транспортировка первой массы загрузки вдоль ее горизонтальной оси, затем осуществляют передачу первой массы загрузки в нижерасположенную вращающуюся винтовую емкость, где выполняется дальнейшее перемешивание и транспортировка в обратном направлении, затем осуществляют передачу первой массы загрузки в нижерасположенную вращающуюся винтовую емкость, в которую, через второе средство для загрузки подают Azotobacter chroococcum В 35, депонированной в ВКПМ под №В-6010, и перемешивают с первой массой загрузки и одновременно транспортируют эту смесь вдоль нижерасположенной горизонтальной оси вращающейся винтовой емкости, затем ее передают последовательно в нижерасположенные друг под другом вращающиеся винтовые емкости, что ускоряет процессы биоконверсии с одновременным увеличением биологической активности продукта переработки и снижает трудозатраты.
Новизна состоит в том, что во внутрь нижней вращающейся винтовой емкости, навстречу движущимся потокам смеси подается воздух, который через верхнее отверстие в корпусе устройства удаляет биогазы для дальнейшей их утилизации и переработки, что улучшает экологическую обстановку на близлежащей территории.
Новизна состоит также в том, что во внутрь нижней вращающейся винтовой емкости, навстречу движущимся потокам смеси, подают воздух, что за счет циркуляционных потоков воздуха ускоряется аэробная ферментация смеси влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов и микробных культур при их активном перемешивании, ускоряются процессы биоконверсии с одновременным увеличением биологической активности продукта переработки.
Новизна заключается в том, что устройство для микробиологической переработки влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов содержит снабженный приводом вибрирующий корпус с закрепленным снизу корпуса вибратором, упруго установленным на основании, это придает влажным органоминеральным и малоструктуированным субстрактов и микробным культурам высокочастотные колебания с малой амплитудой, что ускоряет процессы биоконверсии с одновременным увеличением биологической активности продукта переработки и увеличивает производительность.
Новизна заключается также в том, что устройство для микробиологической переработки влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов снабжено вытяжкой для утилизации биогаза, это не только обеспечивает вывод через верхнее отверстие в корпусе устройства биогазов для дальнейшей утилизации и переработки, что также улучшает экологическую обстановку на близлежащей территории и производит утилизацию биогаза для дальнейшей переработки, но и ускоряет процессы биоконверсии с одновременным увеличением биологической активности продукта переработки и увеличивает производительность за счет увеличения скорости движения воздуха и увеличения площади его контакта с движущейся смесью влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов и микробных культур.
Новизна состоит в том, что в вибрирующем корпусе устройства для микробиологической переработки влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов смонтированы вращающиеся винтовые емкости с винтовым канавками во внутреннему периметру, изготовленные из трех полос, согнутых по прямым линиям под углом 60° к кромкам полос, с образованием равносторонних треугольников, расположенных на полосе попеременно один к другому в противоположные стороны под углом 140°, при этом полосы соединены друг с другом по продольным кромкам под углом 70°, с образованием по наружному периметру вращающейся винтовой емкости трех ломаных винтовых линий, в точках излома которых сходятся шесть вершин равносторонних треугольников и по внутреннему периметру трех винтовых канавок основного направления и двух винтовых канавок противоположного направления, что не только придает продольное перемещение смеси влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов и микробных культур от загрузки к выгрузке, но и при этом сообщает этой смеси движение внутри винтовых емкостей с большой амплитудой и малой частотой, что в свою очередь ускоряет процессы биоконверсии с одновременным увеличением биологической активности продукта переработки и увеличивают производительность.
Новизна заключается также в том, что такое конструктивное оформление корпуса устройства обеспечивает не только транспортное перемещение смеси влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов и микробных культур внутри винтовых емкостей от загрузки к выгрузке, но и технологическое движение - перемешивание и придание этой смеси наложенных друг на друга низкочастотных колебаний с большой амплитудой и высокочастотных колебаний с малой амплитудой, что повышает производительность и ускоряет процессы биоконверсии с одновременным увеличением биологической активности продукта переработки, а также утилизацию биогаза для дальнейшей его переработки, что улучшает экологическую обстановки на прилегающих территориях.
Новизна состоит в том, что винтовые емкости смонтированы горизонтально в корпусе устройства друг под другом, зигзагообразно, под углом 45°, что умешает габариты устройства по высоте и трудозатраты.
Новизна состоит в том, что винтовые емкости соединены друг с другом в единую технологическую цепочку с помощью боковых крышек, которые перекрывают и соединяют с одной стороны торцевой стенки корпуса устройства выходные отверстия нечетных вращающихся винтовых емкостей с входными отверстиями нижележащих четных вращающихся винтовых емкостей, а с другой стороны торцевой стенки корпуса устройства соединяют выходные отверстия четных вращающихся винтовых емкостей с нижележащими нечетными вращающимися винтовыми емкостями, при этом, все нечетные вращающиеся винтовые емкости снабжены по периметру тремя винтовыми канавками правого основного направления, а все четные вращающиеся винтовые емкости снабжены тремя винтовыми канавками левого основного направления и все они вращаются в одном направлении, обеспечивая непрерывное перемещение масс загрузки сверху вниз, от загрузки к выгрузке, зигзагообразно внутри вращающихся винтовых емкостей от одной торцевой стенки корпуса устройства к противоположной торцевой стенки корпуса устройства, причем корпус устройства снабжен сверху вытяжкой для утилизации биогаза, снизу - склизом для отвода готового продукта за пределы вибрирующего корпуса устройства и снабжено первым загрузочным устройством влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов вместе с микробной культурой Pseudomonas sp. 114. депонированной в ВКПМ под №В-5060 внутрь первой расположенной сверху в корпусе устройства вращающейся винтовой емкости и вторым средством для загрузки Azotobacter chroococcum В 35, депонированной в ВКПМ под №В-6010 внутрь нижерасположенной третьей вращающейся винтовой емкости, что умешает габариты устройства по высоте и трудозатраты.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено устройство для реализации способа микробиологической переработки влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов в разрезе А-А на фиг. 2, общий вид; на фиг. 2- разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 3- вид А на фиг. 1; на фиг. - вид Б на фиг. 4; на фиг. 5- разрез В-В на фиг. 3; на фиг. 6 - разрезе Г-Г на фиг. 3 в виде схемы перемещения влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов и микробных культур от загрузки к выгрузке; фиг 7 - на разрезе Г-Г на фиг. 3 в виде схемы движения воздуха снизу -вверх и вывод биогаза внутрь корпуса устройства и подачи его к вытяжке и вывода за пределы корпуса; на фиг. 8 - вращающаяся винтовая емкость, смонтированная из трех полос (линии - продольные кромки соединения полос показаны утолщенной линией) на фиг. 9 - вид Г на фиг. 8; на фиг. 10 - сечение д-д на фиг. 8; на фиг. 11 - одна из трех полос с размеченными линиями сгиба; на фиг. 12 - сечение Е-Е на фиг. 11; на фиг. 13 - одна из трех полос после свертывания вокруг своей оси; на фиг. 14 - одна из трех полос свернутая вокруг цилиндрической оправке; на фиг. 15 - сечение Ж-Ж на фиг. 14; на фиг. 16 - выносное сечении 1 на фиг. 8; на фиг. 17 - сечение 3-3 на фиг. 8; на фиг. 18 - сечение И-И на фиг. 8; на фиг19 - сечение К-К на фиг. 8; на фиг. 20 - сечение Л-Л на фиг. 8; на фиг. 21 - выносное сечение П на фиг. 7; на фиг 22 - выносное сечении Ш на фиг. 7; на фиг. 23 - вид Е на фиг. 22
Способ микробиологической переработки влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов
осуществляется следующим образом.
В качестве влажных органоминеральных и
слабоструктурированных субстратов взяты отходы жизнедеятельности птиц.
8
8
Влажные органоминеральные и слабоструктурированные субстраты с микробной культурой Pseudomonas sp. 114, депонированной в ВКПМ под №В-5060, и Azotobacter chroococcum В 35, депонированной в ВКПМ под №В-6010, (в дальнейшем первая масса загрузки, взятая в соотношении 2:1 при титре каждой из них 10 кл/мл, каждая из которых предварительно разведена в воде в соотношении 1:2 соответственно, причем микробные культуры вносят во влажные органоминеральные и слабоструктурированные субстраты последовательно), подают через первое средство для загрузки 21 непрерывным потоком в верхнюю первую вращающуюся винтовую емкость 6, где осуществляется одновременное перемешивание и транспортировка первой массы загрузки вдоль ее горизонтальной оси, затем осуществляют передачу первой массы загрузки в нижерасположенную вторую вращающуюся винтовую емкость 7, где осуществляется дальнейшее перемешивание и транспортировка в обратном направлении, затем осуществляют передачу первой массы загрузки в нижерасположенную третью вращающуюся винтовую емкость 8, в которую, через второе средство для загрузки 22 подают Azotobacter chroococcum В 35, депонированной в ВКПМ под №В-6010 (в дальнейшем вторая масса загрузки, взятая в соотношении 2:1 при титре каждой из них 10 кл/мл, каждая из которых предварительно разведена в воде в соотношении 1:2 соответственно,). При этом, при без подстилочном содержании, например птицы, микробные культуры Pseudomonas sp. 114 и Azotobacter chroococcum В 35 вносят в количестве 45 мл на 1 кг влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов, при подстилочном содержании, например птицы, микробные культуры Pseudomonas sp. 114 и Azotobacter chroococcum В 35 вносят в количестве 15 мл на 1 кг влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов. В третьей вращающейся винтовой емкости 8 вторая масса загрузки перемешивается с первой массой загрузки и образуется смесь влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов с микробными культурами, которую одновременно транспортируют вдоль нижерасположенной горизонтальной оси третьей вращающейся винтовой емкости 8. Затем смесь передают последовательно в нижерасположенные друг под другом вращающиеся винтовые емкости 9, 10, 11, 12, 13. В процессе транспортировки влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов и микробных культур от загрузки к выгрузке в зигзагообразно смонтированных вращающихся винтовых емкостях 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 производится смешивание влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов с микробной культурой и биоконверсия. Аэробной ферментации смеси влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов с микробной культурой при перемешивании способствует также подача воздуха внутрь в последнюю нижнюю вращающуюся винтовую емкость 13 трубопроводом 27. При движении воздуха по зигзагообразно расположенным полостям вращающихся винтовых емкостей 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 снизу- вверх, а также с помощью вытяжки 23, биогаз выводится за пределы устройства. Одновременное транспортное перемещение смеси влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов и микробных культур внутри винтовых емкостей 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 от загрузки к выгрузке и технологическое движение (перемешивание) смеси выполняется под воздействием наложенных друг на друга низкочастотных колебаний с большой амплитудой (создаваемых внутри винтовых емкостей 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 их геометрией и высокочастотных колебаний с малой амплитудой (создаваемых вибратором 5) повышает производительность и ускоряет процессы биоконверсии с одновременным увеличением биологической активности продукта переработки. Из последней нижней вращающейся винтовой емкости 13, готовая продукция поступает на склиз 24 и в дальнейшем выгружается в емкостью 30.
Технико-экономические преимущества предлагаемого способа возникают за счет повышения производительности в результате воздействия циркуляционных потоков воздуха и ускорения аэробной ферментации смеси влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов и микробных культур при их активном перемешивании, снижение трудозатрат за счет выполнения микробиологической переработки влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов в одном устройстве, улучшение экологической обстановки путем утилизация биогаза для дальнейшей его переработки.
Были проведены патентные исследование по этому направлению-аналогов устройства не было обнаружено.
Устройство для осуществления способа микробиологической переработки влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5), состоит из корпуса 1, смонтированного на плите 2, упруго установленного на основании 3 с помощью четырех упругих элементов 4. Снизу к плите 2 прикреплен вибратор 5. Внутри корпуса 1 смонтированы горизонтально вращающиеся винтовые емкости 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 друг под другом зигзагообразно под углом 45° и соединенные друг с другом в единую технологическую цепочку с помощью боковых крышек 14, 15, 16 и 17, 18, 19, 20, которые перекрывают и соединяют с одной стороны торцевой стенки корпуса 1 устройства выходные отверстия четных вращающихся винтовых емкостей 6, 8, 10, 12 с входными отверстиями нижележащих нечетных вращающихся винтовых емкостей 7, 9, 11, 13, а с другой стороны торцевой стенки корпуса устройства соединяют выходные отверстия нечетных вращающихся винтовых емкостей 7, 9, 11, 13 с нижележащими четными вращающимися винтовыми емкостями 6, 8, 10, 12. Устройство снабжено первым средством для загрузки 21 птичьего помета вместе с микробной культурой Pseudomonas sp. 114. депонированной в ВКПМ под №В-5060 внутрь первой расположенной сверху в корпусе 1 вращающейся винтовой емкости 6 и вторым средством для загрузки 22 Azotobacter chroococcum В 35, депонированной в ВКПМ под №В-6010 внутрь ниже расположенной третьей вращающейся винтовой емкости 8. Корпус 1 снабжен сверху вытяжкой 23 для утилизации биогаза, снизу - склизом 24 для отвода готового продукта за пределы корпуса 1. Нечетные вращающиеся винтовые емкости 7, 9, 11, 13 снабжены по периметру тремя винтовыми канавками правого основного направления, а четные вращающиеся винтовые емкости 6, 8, 10, 12 снабжены тремя винтовыми канавками левого основного направления и все они вращаются в одном направлении, обеспечивая непрерывное перемещение масс загрузки сверху вниз, от загрузки к выгрузке, зигзагообразно внутри вращающихся винтовых емкостей 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 от одной торцевой стенки 25 корпуса 1 к противоположной торцевой стенки 26 корпуса 1 (фиг. 1, фиг. 6).
Внутрь нижней вращающейся винтовой емкости 13 вмонтирован трубопровод 27 подачи теплого воздуха для придания движения биогазам по зигзагообразно расположенным полостям вращающихся винтовых емкостей 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 снизу вверх к вытяжке для утилизации биогаза 23 (фиг. 7).
Устройство снабжено двигателем 28 для вращения винтовых емкостей 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13. Вращение от двигателя 28 передается с помощью цепной передачи 29 четным винтовым емкостям 12, 10, 8, 6 и от них - нечетным винтовым емкостям 7, 9, 11, 13 (фиг. 2).Устройство снабжено емкостью 30 для приема готовой продукции. Внутри корпуса 1 между торцевыми стенками 25 и 26 смонтирован склиз 31 в виде перегородки, которая выходит через отверстие 32 в корпусе 1. Устройство снабжено емкостью 33.
2
3
Винтовые емкости 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 (фиг. 8, фиг. 9) изготовлены из трех прямоугольных полос 34, 35, 36 с образованием по периметру по наружному диаметру винтовой емкости, например 6, трех винтовых линий 37-38-39-40-41-42; 43-44-45-46-47; 48-49-50-51-52, а по внутреннему диаметру трех ломаных винтовых канавок К] - 37-38-39-40-41-42; К- 43-44-45-46-47; К - 47-48-49-50-51-52 с внутренним углом 70° (фиг. 10). На всех полосах 34, 35, 36 (фиг. И, фиг. 12) под углом 60° к продольным кромкам 53 и 54 выполнены попеременно с противоположных сторон надрезы 55, 56 со скошенными стенками (фиг. 12), расположенными попарно под углом один к другому посредством фрезерования, обработкой давлением и т.п.с образованием равносторонних треугольников 57.
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
Геометрия и величины углов λ, ϕ, ω, ψ, α, β скосов надрезов 55, 56 (фиг. 11, фиг. 12) и их взаимное расположение определяют углы наклона равносторонних треугольников 57 друг к другу по периметру винтовой емкости 6. Полосы 34, 35, 36 свернуты в вертикальной плоскости (фиг. 13) в продольном направлении относительно собственной оси симметрии полосы, а затем изогнуты по винтовым линиям в поперечном направлении (фиг. 14) и согнуты по надрезам 55, 56 со скошенными стенками в поперечно-продольном направлении, расположенными попарно под углом один к другому с обеих сторон полос, как, например, полосы 34 на фиг. 11, фиг. 12, фиг. 13, фиг. 14, фиг. 15. На фиг. 13 показана одна из полос, например 34, скрученная в вертикальной плоскости вдоль своей продольной оси с боковыми кромками 53 и 54. Предварительно скрученную в вертикальной плоскости относительно продольной оси полосу, например 34, помещают на отправку 58 (фиг. 14, фиг. 15) и изгибают так, чтобы боковые кромки 53 и 54 разместились по винтовым линиям в поперечном направлении. После изгиба в поперечном направлении каждая из полос 34, 35, 36 повернута относительно продольной оси винтовой емкости 6 так, что их кромки образуют и в поперечном направлении полос винтовые линии с одинаковым шагом для всех полос. После этого полосу 34 снимают с отправки 58, либо фиксируют на отправке 58. Аналогичным образом обрабатывают остальные полосы, например 35 и 36. После сгиба полосы, например полосы 34 (фиг. 11, фиг. 12, фиг. 13, фиг. 14) надрезы 37-43, 43-38, 38-44, 44-39, 39-45, 45-40, 40-46, 46-41, 41-47, 47-42 сваривают, в результате образуются ребра жесткости. Полосы 34, 35, 36 после сгиба соединяются одна с другой по продольным кромкам 53 и 54 под углом 70° (фиг. 8). Такое соединение трех полос 34, 35, 36 становится возможным, так как после сгиба полос 34, 35, 36 по прямым линиям сгиба 55 и 56 (фиг. 11, фиг. 12) под углом 140° попеременно друг к другу в противоположные стороны (фиг. 8) на полосе 34 образуются грани в виде равносторонних треугольников 57, расположенных на полосе 34 попеременно в противоположные стороны, с образованием по продольным кромкам полос 34, 35, 36, точнее по периметру наружного диаметра винтовой емкости 6 трех ломаных винтовых линий основного направления 37-38-39-40-41-42; 43-44-45-46-47; 48-49-50-51-52 с шагом S (фиг. 8), одна из которых утолщенной линией 37-38-39-40-41-42 показана на фиг. 8 и двух ломаных винтовых линий противоположного направления, одна из которых на фиг. 8 показана утолщенной линией 51-40-45-49-38 с шагом 0,25 S. На фиг 8 показана утолщенной линией 37-38-39-40-41-42 одна из трех ломаных винтовых линий основного направления с шагом S, в каждой из точек излома которой в вершинах ломаных винтовых линий основного направления (фиг. 8, фиг. 16) расположены места схождения сторон шести равносторонних треугольников Т, Т, Т, Т, Т, Т. Например в точке 40 (фиг. 16) сходятся стороны 59, 60, 61, 62, 63, 64 шести равносторонних треугольников Т, Т, Т, Т, Т, Т. Соединение полос 34, 35, 36 может быть осуществлено известными методами, например сваркой.
В торцевой стенке 22 (фиг. 7) корпуса 1 выполнены отверстия 65, 66, 67, а в торцевой стенке 23 выполнены отверстия 68, 69, 70, 71 для вывода биогаза из винтовых емкостей 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 внутрь корпуса 1 и вывода их с помощью вытяжки 23 для утилизации. Форма отверстий 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71 показана для примера на фиг. 21, фиг. 22, фиг. 23.
Устройство для микробиологической переработки влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов работает следующим образом.
8
Известными методами и средствами через трубопровод 27 подается теплый воздух внутрь винтовой емкости 13 и далее вверх (фиг. 5, фиг. 7). Включается вытяжка 23 и затем от двигателя 28 с помощью цепной передачи 29 приводятся во вращения винтовые емкости 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13. Включается вибратор 5. Влажные органоминеральные и слабоструктурированные субстраты с микробной культурой Pseudomonas sp. 114, депонированной в ВКПМ под №В-5060, и Azotobacter chroococcum В 35, депонированной в ВКПМ под №В-6010, взятых в соотношении 2:1 при титре каждой из них 10 кл/мл, каждая из которых предварительно разведена в воде в соотношении 1:2 соответственно, причем микробные культуры вносят во влажные органоминеральные и слабоструктурированные субстраты последовательно, начиная с внесения Pseudomonas sp. 114 непрерывным потоком в виде смеси (в дальнейшем первая масса загрузки) подается в первое средство для загрузки 21 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5). Из первого средства для загрузки 21 смесь (первая масса загрузки) передается во внутреннюю полость вращающейся вокруг собственной оси винтовой емкости 6. Тремя винтовыми канавками левого основного направления 34-35-36-37-38-39; 40-41-42-43-44-45; 45-46-47-48-40-50 в винтовой емкости 6 (фиг. 8) транспортируется эта смесь (первая масса загрузки) от загрузки к боковой крышке 17(фиг. 6). Из выходного отверстия винтовой емкости 6 через пространство закрытое боковой крышкой 17 смесь (первая масса загрузки) непрерывным потоком поступает во входное отверстие нижележащей винтовой емкости 7 и ее тремя винтовыми канавками правого основного направления транспортируется в обратном направлении к боковой крышке 14 (фиг. 6). Затем, из выходного отверстия вращающейся винтовой емкости 7, через пространство закрытой боковой крышкой 14 смесь (первая масса загрузки) непрерывным потоком поступает во вращающуюся винтовую емкость 8, где ее тремя винтовыми канавками транспортируется в обратном направлении к крышке 18 (фиг. 6). В винтовую емкость 8 вторым средством для загрузки 22 непрерывным потоком вводится микробная культура Azotobacter chroococcum В 35, депонированной в ВКПМ под №В-6010 где она смешивается с первой массой загрузки образуя вторую смесь- вторую массу загрузки, двигаясь навстречу друг другу и затем вместе (вторая масса загрузки) перемещаются к боковой крышке 18 (фиг. 6). Через пространство закрытое боковой крышкой 18 смесь (вторая масса загрузки) непрерывным потоком поступает во вращающуюся винтовую емкость 9, где ее тремя винтовыми канавками транспортируют в обратном направлении к боковой крышке 15 (фиг. 6). Через пространство закрытой боковой крышкой 15 смесь (вторая масса загрузки) непрерывным потоком поступает во вращающуюся винтовую емкость 10, где ее тремя винтовыми канавками транспортируется в обратном направлении к боковой крышке 19 (фиг. 6). Затем через пространство закрытой боковой крышкой 19 смесь (вторая масса загрузки) непрерывным потоком поступает во вращающуюся винтовую емкость 11, где ее тремя винтовыми канавками транспортируют в обратном направлении к боковой крышке 16 (фиг. 6). Затем, через пространство закрытое боковой крышкой 16 смесь (вторая масса загрузки) непрерывным потоком поступает во вращающуюся винтовую емкость 11, где ее тремя винтовыми канавками транспортируют в обратном направлении к боковой крышке 20 (фиг. 6). Через пространство закрытое боковой крышкой 20 смесь (вторая масса загрузки) непрерывным потоком поступает во вращающуюся винтовую емкость 13, где ее тремя винтовыми канавками транспортируют в обратном направлении к выгрузке, где поступает на склиз 24 и в дальнейшем выгружается в емкость 30 для приема готовой продукции (фиг. 6). Второе загрузочное устройство 22 снабжено винтовым наконечником с плавными винтовыми поверхностями, патрубок 27 также выполнен тоже винтовым с плавными винтовыми поверхностями. В процессе транспортировки влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов и микробных культур от загрузки к выгрузке в зигзагообразно смонтированных винтовых емкостей 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 производится смешивание влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов с микробной культурой и биоконверсия. Аэробной ферментации смеси влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов с микробной культурой при перемешивании способствует подача воздуха внутрь в нижнюю вращающуюся винтовую емкость 13, трубопроводом 27 воздуха для придания движения биогазам по зигзагообразно расположенным полостям вращающихся винтовых емкостей 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 снизу- вверх к вытяжке 23 для утилизации биогаза (фиг. 7).
Технико-экономические преимущества устройства возникают за счет того, что вращающиеся емкости 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 выполнены винтовыми из трех полос с тремя плавными винтовыми линиями 37-38-39-40-41-42; 43-44-45-46-47; 48-49-50-51-52 по наружному периметру и тремя винтовыми канавками по внутреннему периметру, смонтированы горизонтально в корпусе 1 устройства друг под другом, зигзагообразно, под углом 45°, что уменьшает габариты устройства по высоте и обеспечивает снижение трудозатрат за счет выполнения микробиологической переработки влажных органоминеральных и слабоструктурированных субстратов в одном устройстве, улучшение экологической обстановки путем утилизация биогаза для дальнейшей его переработки не только за счет вытяжки 23, но и за счет выполнения в торцевых стенках корпуса 1 устройства отверстий 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71 для вывода биогаза из винтовых емкостей 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 внутрь корпуса 1.