УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БИОГАЗА

Полезная модель относится к области утилизации органических отходов, в частности к их анаэробной обработке, и может быть использована в микробиологической и пищевой промышленности.
Известны устройства для получения биогаза, содержащие метантенк [Экологическая биотехнология / под ред. К.Ф. Форстера и Д.А.Дж. Вейза. Л.: Химия, 1990], представляющий собой реактор с перемешивающим устройством для получения биогаза и органических удобрений благодаря анаэробному разложению органических веществ метанобразующими бактериями в процессе бескислородной биологической конверсии путем термофильного и мезофильного брожения.
К недостаткам таких устройств следует отнести невысокий выход целевых продуктов за счет малой эффективности технологического процесса.
C02F11/04
C02F3/30
C02F1/48
C12M1/107
Известно устройство для инициирования анаэробного сбраживания органических веществ [RU 2302378 C2, МПК  (2006.01),  (2006.01),  (2006.01),  (2006.01), опубл. 10.07.2007], взятое за прототип, содержащее метантенк с механической мешалкой, патрубками для ввода и отвода продуктов переработки органических веществ, патрубок для отвода биогаза. В нижней части метантенка смонтирована система электродов для разрушающего воздействия на органические вещества.
Недостатком этого устройства является малая метаболическая активность по высоте метантенка и, наряду с разложением органических полимеров, неизбежная дезактивация функционирующих микроорганизмов и активных ферментов высоковольтными разрядами.
Техническим результатом полезной модели является увеличение скорости метаногенеза и его стабильности.
Устройство для получения биогаза, также как в прототипе, содержит метантенк, снабженный мешалкой, патрубками для ввода субстрата, для вывода эффлюента и для вывода биогаза.
В отличие от прототипа устройство дополнительно содержит активатор в виде герметичной емкости, верхняя часть которой соединена трубопроводом с верхней частью метантенка. Нижняя часть метантенка через циркуляционный насос соединена трубопроводом с нижней частью активатора. Внутри активатора вертикально установлены рамы, на которые натянуты полотна из материала, стойкого к разрушающему воздействию внутренней среды.
В качестве материала, стойкого к разрушающему воздействию внутренней среды, использованы полотна из полиэтилентерефталата или углеткани.
За счет использования активатора ускоряется процесс деструкции полимерных органических соединений с выделением биогаза. Процесс метаногенеза становится более стабильным из-за наличия значительного запаса жизнеспособных колоний микроорганизмов на полотнах в активаторе.
Другим важным преимуществом устройства является возможность модернизации уже действующих метантенков биогазовых установок путём подключения к ним внешних активаторов с циркулирующим насосом.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для получения биогаза.
Устройство для получения биогаза содержит метантенк 1 и активатор 2, представляющий собой герметичную емкость. Метантенк 1 снабжен мешалкой 3, патрубком 4 для ввода субстрата, патрубком 5 для вывода эффлюента. Крышка метантенка 1 снабжена патрубком 6 для вывода биогаза.
Верхняя часть активатора 2 соединена трубопроводом 7 с верхней частью метантенка 1. Нижняя часть метантенка 1 через циркуляционный насос 8 соединена трубопроводом с нижней частью активатора 2. Внутри активатора 2 вертикально установлены рамы, на которые натянуты полотна 9 из материала, стойкого к разрушающему воздействию внутренней среды, например, полотна из полиэтилентерефталата или углеткани.
Устройство работает следующим образом. Сбраживаемая масса из метантенка 1 прокачивается циркуляционным насосом 8 через активатор 2. При запуске активатора 2 микроорганизмы, прокачиваемые через него, иммобилизуются на полотнах 9. Иммобилизованные сообщества микроорганизмов, в том числе метаногены, при постоянном прокачивании сбраживаемой массы через активатор 2, получают дополнительные питательные вещества, увеличивая собственную жизнеспособность, производительную активность и размножаются. При этом они синтезируют большее количество специфических ферментов, расщепляющих органические продукты до биогаза, образуя активированную сбраживаемую массу. Кроме того, процесс метаногенеза становится более стабильным из-за наличия значительного запаса жизнеспособных колоний микроорганизмов на полотнах 9 активатора. Далее активированная масса самотеком через трубопровод 6 попадает в метантенк 1 и, распределяясь по всему его объему посредством мешалки 3, в целом увеличивает эффективность и скорость процесса брожения. Образующийся в процессе брожения биогаз удаляется из метантенка 1 через патрубок 6 вывода биогаза.
0
В вертикальном цилиндрическом метантенке 1 с рабочим объемом 50 л с подключенным к нему активатором 2 рабочим объемом 10 л, с установленной внутри рамой, на которую было натянуто полотно из углеткани, был запущен непрерывный мезофильный (36С) процесс метанового брожения с ежедневой добавкой два раза по 5 л взвеси субстрата с содержанием 100 г органического вещества. Суточный выход биогаза с содержанием метана 60% составил 90 – 95 л. Суточный выход эффлюента составил 10 л с содержанием органического вещества 25%. Таким образом, при использовании предложенного устройства степень конверсии субстрата составила 75%, а скорость выделения биогаза - 201 л/сут.
0
При запуске вертикального цилиндрического метантенка 1 с рабочим объемом 50 л без использования активатора 2 осуществление непрерывного мезофильного (36С) процесса метанового брожения с ежедневой добавкой 5 л взвеси субстрата с содержанием 100 г органического вещества суточный выход биогаза с содержанием метана 60% составил 95 л, а суточный выход эффлюента - 5 л с содержанием органического вещества 20%. В данном случае степень конверсии субстрата составила 80%, а скорость выделения биогаза 95 л/сут.