УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ЖИВОТНОВОДСТВА В СУХОЕ УДОБРЕНИЕ И БИОГАЗ

Полезная модель относится к области переработки отходов животноводства в сухое удобрение и биогаз, преимущественно, при переработке птичьего помета и гидросмывов отходов крупного рогатого скота.
Известна установка для переработки отходов (пат. РФ №204S722, 02.02.1993), где навоз разбавляют в накопителе, подогревают до температуры 42-43 градусов Цельсия и обеззараживают в кислотогенном реакторе с выдержкой в нем 3 сут. Установка содержит сепаратор, в котором разделяют жидкую и твердую фракции. Твердая фракция, смешанная с негашеном известью, идет на удобрения. Отсенарированную жидкую фракцию дополнительно нагревают до температуры 56-57 градусов Цельсия и затем выдерживают в метатенке-анаэробном фильтре в течение 7 сут. Отсенарировациая жидкость перед подачей в отстойник проходит в теплообменник для подогрева навоза и от теплообменника через тройник-раздатчик часть жидкости подается в накопитель биомассы на разбавление навоза. Недостатком указанного устройства является ограниченные из-за отсутствия возможности получения биогаза м длительное время прохождения процесса получения удобрения.
Известно устройство для производства биогаза и органических удобрений из отходов животноводства и птицеводства (пат. РФ №2234829, 27.08.2004) содержащее устройство для подачи исходной массы, центрифугу для разделения исходной массы на твердую и жидкую фракции с патрубками для ввода исходной массы, вывода твердой фракции и вывода жидкой фракции, емкость-дозатор, метантенк, снабженный в зоне разгрузки средством для предотвращения коркообразования, и системы загрузки и выгрузки. Система загрузки выполнена в виде вертикально расположенного но центру метантенка трубопровода, вокруг которого соосно расположены направляющие потока сбраживаемой массы, выполненные в виде усеченных конусов, установленных поочередно большими и малыми основаниями один над другим с перекрывающим зазором относительно друг друга. Средство для предотвращения коркообразования выполнено также в виде установленного вертикально по центру в зоне разгрузки усеченного конуса, малое основание которого герметично сообщено с трубопроводом для разгрузки сброженной массы, а большое основание размещено с зазором относительно днища метантенка. Устройство обеспечивает получение высококачественного жидкого органического удобрения при непрерывном режиме сбраживания, повышение надежности работы и снижение затрат на изготовление и обслуживание. Недостатком вышеуказанного устройствa является получение только жидких удобрений без использования биогаза для получения сухих удобрений, а также большие габариты и длительные сроки получения удобрения.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является получение сухого удобрения и биогаза при малых затратах энергетических и материальных ресурсов с полной степенью обеззараживания в минимальные сроки в минимальных габаритах установки.
Технический результат достигается тем, что установка для переработки отходов животноводства в сухое удобрение и биогаз, содержащит приемную емкость соединенную с кислотогенным реактором, соединенным с щелочногенным реактором, соединенным с вибровихревым реактором-смесителем, который соединен с биореактором, соединенным со ступенчатой термопечью и с линией виброаэросушки, которая соединена с аэроциклоном для охлаждения и сбора сухого удобрения.
Реакторы в установке представляют собой гидродинамический преобразователь, в котором вихревое движение получается за счет пространстве иного расположения электровибраторе в и виброопор.
Линия виброаэросушки представляет собой ступенчатую, двухуровневую сушку, где движение высушиваемого материала осуществляется но наклонной плоскостям за счет вибраторов.
Вихревая термопечь сжигания биогаза представляет собой вихревую печь циклонного тина с паровой рубашкой для подогрева технологической воды.
Сущность полезной модели поясняется чертежом.
Нa чертеже изображена установка для переработки отходов животноводства в сухое удобрение и биогаз, содержащит последовательно соединенные приемную емкость 1, кислотогенный реактор 7, щелочногенный реактор 8, вибровихревой реактор-смеситель 3, биореактор 2, термопечь 5, линия виброаэросушки 4, аэроциклон 6 для сбора и охлаждения сухого удобрения.
Установка работает следующим образом: отходы животноводства из мест хранения (выгребные ямы, пруды отстойники и т.д.) с влажностью до 35% или непосредственно с ферм с влажностью до 80% загружаются в приемную емкость 1. Для доведения влажности сырья до необходимых 80% в приемную емкость 1 подается горячая вода из расчета необходимого количества, Затем сырье поступает на обеззараживание и измельчение на стерилизационно-дезинтеграторный участок, состоящий из кислотогенного 7 и щелочиогенного 8 реакторов. Кислотогенный 7 или щелочногецный 8 реактор представляет собой гидродинамический преобразователь, в котором вихревое движение создается специальным пространственным расположением электровибраторов и виброопор. При этом реализуется многокаскадное ударное измельчение исходного сырья при регулируемыx скоростях соударений, превышающих порог разрушения материала. Принцип получения вихревого движения малозатратен и составляет величину порядка 0,2-1,5 кВт/час на 1 тн измельчаемого материала.
За счет сверхтонкого измельчения исходного сырья образуется огромная реакционная поверхность, которая в десятки тысяч раз превосходит поверхность при обычных методах измельчения. Важно отметить, что в процессе измельчения происходит гибель патогенной микрофлоры.
В кислотогенном реакторе 7 идет реакция при рН=5-5,5 (слабокислая среда) с выдержкой в нем 1-1,5 часа, а в щелочногенном 8 при pН=8,5-9 (щелочная среда), где выдерживают в течении 2,5-3,5 часов. За счет разных потенциалов в кислотогенном реакторе 7 происходит процесс первичного гидролиза древесины. что позволяет значительно ускорить процесс метацового брожения, а в щелочногенном реакторе 8 нейтрализуются кислоты, образовавшиеся в реакторе, и устанавливается щелочной режим для проведения анаэробного метанового брожения.
Далее подготовленное и обеззараженное сырье поступает на анаэробный участок, состоящий из вибровихревого реактора-смесителя 3, в котором происходит первичное получение биогаза методом анаэробного метанового сбраживания, с помощью дозируемых анаэробных бактерий в течение 6-8 часов.
Вибровихревой реактор-смеситель 3 представляет собой жидкостнодинамический вихреобразователь, в котором вихревое движение создается специальным пространственным расположением электровибраторов и виброопор. За счет сверхтонкого измельчения исходного сырья имеется огромная реакционная поверхность, которая в десятки тысяч раз превосходит поверхность при обычных методах метанового брожения. За счет этого микробная масса быстро увеличивается в объеме и происходит лавинообразный процесс ассимиляции углеводов, соединение азота и фосфора. Наличие гигантской реакционной поверхности позволяет сократить время анаэробной ферментации с десятков часов до десятков минут или примерно в сто раз. Далее сырье для окончательного дображивания подается в биореактор 2, где в течении 24 часов идет окончательный процесс термофильного (около 55 градусов Цельсия) брожения.
В процессе анаэробного сбраживания образуется биогаз, состоящий на 60-70% из метана, на 30-40% двуокиси углерода и 1% сопутствующие газы. Биогаз сжигается в термопечи 5 для выработки тепловой энергии необходимой для процесса метанового брожения и для сутки получаемого удобрения. Остаток брожения подается на участок сутки, состоящий из устройства отбора воды и линии виброаэросушки 4. Линия виброаэросушки представляет собой ступенчатую, двухуровневую сушку, где движение высушиваемого материала осуществляется но наклонной плоскостям за счет вибраторов. Сушка происходит в потоке дымовых газов при температуре Т160-220 градусов Цельсия. 11олучаемая тонкоизмельченная масса влажностью 5-12% подается в аэроциклон 6, где происходит охлаждение до 30-40 градусов Цельсия за счет подаваемого холодного атмосферного воздуха напорным вентилятором. Полученное удобрение подается в накопительную емкость линии фасовки.
Вихревая термопечь 5 сжигания биогаза представляет собой вихревую печь, циклонного типа с паровой рубашкой для подогрева технологической воды, которая используется для поддержания температурного режима на всех стадиях технологического процесса получения удобрений.
В предложенной установке процессы обеззараживания и первичного брожения ведутся в вибровихревых реакторах, где за счет конструкции образуется гидродинамический вихревой поток, позволяющий производить, интенсивное перемешивание с одновременным измельчением исходного сырья. Измельчение сырья позволяет получить огромную реакционную поверхность, что во много раз ускоряются все биохимические процессы.
Использование (сжигание) биогаза, полученного ч результате анаэробного брожения для получения тепловой энергии, позволяет одновременно сократить расходы на оборудование газового хозяйства н получить товарный продукт (сухое удобрение) с длительным сроком хранения. Применение для обеззараживания катионитной (щелочной) и анионитной (кислой) воды получаемой с помощью электролиза позволяет добиться полного и регулируемого обеззараживания исходного сырья без применения химических реактивов