УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ЗЕРНОВОЙ ПОСЛЕСПИРТОВОЙ БАРДЫ

1. Область техники
Полезная модель относится к области пищевой промышленности и может быть использована для переработки зерновой послеспиртовой барды.
При производстве этилового спирта из зернового сырья образуется побочный продукт - зерновая послеспиртовая барда, которая может использоваться как в качестве белково-витаминного корма для животных, так и в качестве удобрения или топлива.
По внешнему виду барда представляет собой коллоидно-дисперсный раствор, содержащий сухих веществ 6-8%, включающих взвешенные и растворенные примеси, с pH=3,5-3,7 и температурой 63-87°C.
2. Уровень техники
Известны установки для переработки послеспиртовой барды, которые состоят из: декантерной станции на основе сепаратора для разделения барды на жидкую и твердую фракции (дисперсную фазу); пресса для сгущения фильтрата барды до влажности 65%; сушильной установки для сушки смеси твердой фракции и сгущенного фильтрата до 10-12% влажности (Коммерческое предложение ПКФ «Техно-Т» E-mail: texno-t@mail.ru, texnot@ukr.net.)
Недостатком данных установок является значительная стоимость оборудования, большие эксплуатационные затраты на сушку.
7
Известна линия переработки послеспиртовой барды, включающая в себя накопительный бак и устройство для обезвоживания барды, которое включает в себя последовательно соединенные первый и второй горизонтальные выпариватели, каждый из которых снабжен осевым насосом, паровым нагревателем с устройством подвода/отвода пара, устройством отвода конденсата и сепаратором с форвакуумным насосом, накопительный бак героторного насоса, героторный насос, а также камеру вакуумного концентрирования, в состав которой входят лоток, паровой нагреватель с устройством подвода/отвода пара, устройство отвода конденсата, лопаточный транспортер и вакуумный насос (RU №48186. МПК: C12F 3/00. 27.09.2005 г.)
Недостатками данной установки является высокая энергоемкость, повышенный шум и весьма низкая надежность, в связи с большим количеством разнообразного оборудования.
7
Наиболее близкой по техническому решению является, принятая в качестве прототипа, линия для утилизации послеспиртовой барды, состоящая из сборника барды, магистрали для подвода послеспиртовой барды и отвода твердых и жидких продуктов ее переработки, устройств обезвоживания барды в виде центрифуги, сушилки, гранулятора, сепаратора; причем имеется магистраль между выходом сборника барды и входом центрифуги, которая имеет два выхода - выход фугата, соединенный через магистраль с входом сепаратора и выход кека, соединенный магистралью со входом экструдера, который используется в качестве сушилки и гранулятора, или с первым входом смесителя, где второй вход смесителя соединен через магистраль с выходом дозатора, на вход которого из бункера поступают отруби; выход смесителя через магистраль соединяется со входом сушилки; сепаратор имеет два выхода, где первый - выход фугата сепаратора соединен через магистраль с емкостью для сбора барды, а второй выход - с магистралью, соединенной с канализацией. (RU 45732. МПК: C12F 3/00. 27.05.2005 г.)
Недостатками данной установки являются: использование в качестве устройства для обезвоживания центрифуги, характеризующейся низкими производительностью и качеством отделения твердой фракции (кека) барды, высокой энергоемкостью, повышенным шумом и весьма низкой надежностью; использование наполнителей - отрубей для нейтрализации фугата, которые являются чужеродными элементами технологии производства спирта; низкое качество очистки жидкой фракции (фугата), что приводит к нарушению работы очистных сооружений системы канализации, куда сбрасывается фугат после сепарации.
3. Раскрытие полезной модели
Задачей полезной модели является снижение строительных и эксплуатационных затрат при повышении качества очистки жидкой фракции барды и улучшении экологической обстановки в местах утилизации.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что установка для переработки зерновой послеспиртовой барды, включающая коллектор для подвода барды, сборник барды, смеситель, сепаратор, сушилку, технологические насосы и трубопроводы, выполнена из последовательно работающих (во времени) модулей, каждый из которых содержит блок подготовки барды, блок переработки твердой фракции, блок биологической очистки жидкой фракции, блок водооборота, причем блок подготовки барды, состоит из сборника барды, который выполнен в виде двух концентрических вертикальных емкостей, и смесителя, выполненного в виде одной вертикальной емкости, коллектора подачи барды, соединенного через задвижку с внутренней емкостью сборника барды, а внешняя емкость сборника соединена одним трубопроводом через задвижку с напорным патрубком насоса, установленного в емкости сбора очищенной воды, а вторым трубопроводом - с емкостью для охлаждения воды блока водооборота, кроме этого внутренняя емкость сборника барды содержит датчики нижнего и верхнего уровня; трубопровод, соединяющий внутреннюю емкость сборника барды со входом насоса, который размещен вне сборника барды, напорный патрубок которого соединен с емкостью смесителя, а в верхней части смесителя смонтирован оголовок трубопровода подачи избыточного активного ила с блоком биологической очистки и водовоздушными насосами, соединенными с напорным патрубком циркулирующего насоса, вход которого соединен с нижней частью емкости смесителя, кроме того в верхней части смесителя смонтирован сифон для удаления жидкой фракции барды, выход которого соединен через задвижку с приемной камерой блока биологической очистки, а в нижней части смесителя смонтирован, соединенный с насосом и сепаратором блока переработки твердой фракции, трубопровод, причем один из выходов сепаратора соединен через насос с сушилкой для сушки кека, а второй - с приемной камерой блока биологической очистки для подачи в нее фильтрата, причем блок биологической очистки содержит насос, напорный патрубок которого соединен со входом ферментеров первой ступени, выход которых соединен со входом ферментеров второй ступени, а их выход соединен со входом вторичных отстойников, содержащих иловые трубы, выход которых соединен с насосом, напорный патрубок которого соединен трубопроводом с оголовком, установленным в смесителе блока подготовки барды, а трубопровод осветленной воды вторичного отстойника соединен с насосом, напорный патрубок которого соединен с емкостью для охлаждения воды в блоке водооборота, выход которой соединен со входом устройства доочистки, а его выход соединен с емкостью сбора очищенной воды, в которой установлен насос, напорный патрубок которого соединен с приемной камерой блока биологической очистки, трубопровод сброса воды в водоем или канализацию и трубопровод для удаления высушенного кека.
4. Краткое описание чертежа
Сущность полезной модели поясняется приведенной фигурой установки для переработки барды, где обозначено: Кпсб - коллектор подачи барды на утилизацию; БПБ - блок подготовки барды; БПТФ - блок переработки твердой фракции; ББО - блок биологической очистки жидкой фракции; БВО - блок водооборота; Здi-задвижка подачи барды в i-й модуль; Здвi-задвижка подачи охлаждающей воды в i-й модуль; Зджфi-задвижка подачи жидкой фракции; 1 - внутренняя емкость сборника барды; 2 - внешняя емкость сборника барды; 3 - насос подачи воды на охлаждение с блока водооборота; 4 - насос для подачи охлажденной барды в смеситель; 5 - смеситель охлажденной барды и избыточного активного ила; 6 - насос подачи избыточного активного ила; 7 - вторичный отстойник; 8 - насос подачи смеси на циркуляцию в смесителе; 9 - водовоздушный насос смесителя; 10 - сифон сброса жидкой фракции барды; 11 - приемная камера блока аэробной очистки; 12 - насос подачи очищенной воды на разбавление; 13 - насос подачи твердой фракции на сепаратор 14; 15 - шламовый насос подачи кека на сушилку 16; 17 - насос подачи смеси воды на ферментеры; 18 - ферментер 1 ступени; 19 - ферментер 2 ступени; 20 - насос подачи осветленной воды на блок водооборота; 21 - емкость для охлаждения воды; 22 - устройство доочистки; 23 - емкость для сбора очищенной воды; 24 - емкость для раствора биогенных элементов;
Отмечено: «Сброс» - трубопровод сброса очищенной воды; «Утилизация» - трубопровод для удаления высушенного кека.
5. Осуществление полезной модели
Работа заявленного устройства происходит следующим образом.
Барда от спиртового производства непрерывно в течение суток по коллектору Кпсб поступает последовательно в каждый из выбранных модулей. Время поступления барды в модуль составляет 1 час. Количество модулей определяется из условия минимальных приведенных затрат на строительство, оборудование и эксплуатацию. Число подачи n барды в каждый модуль M определяется по формуле:
n=24/M, раз,
где n - число подачи часового расхода барды в i-й модуль, раз; M - число модулей, шт; 24 - число часов в сутки, а время пребывания барды в модуле:
Тутил б=24/n, час.
Работа рассматриваемого i-го модуля установки для утилизации барды происходит в следующей последовательности технологических операций (см. фигуру). Работа установки автоматизирована. При выборе в работу i-го модуля, открывают задвижки Здi и Здвi. При этом во внутреннюю емкость 1 поступает горячая барда, а в емкость 2 подается вода насосом 3 из блока водооборота (БВ). После заполнения емкости 1 срабатывает датчик верхнего уровня (не показан на фигуре) емкости 1 и включается насос 4, который перекачивает частично охлажденную барду в емкость смесителя 5. Одновременно с включением насоса 4 включается насос 6 блока биоочистки (БО), который перекачивает избыточный активный ил из вторичного отстойника 7 в смеситель 5. При увеличении уровня жидкости в смесителе, срабатывает датчик нижнего уровня, по сигналу которого разрешается включение насоса 8, который перекачивает жидкость из нижней части емкости смесителя через водовоздушный насос 9, установленный в верхней части смесителя 5 в эту же емкость, одновременно осуществляя перемешивание и насыщение жидкости воздухом.
Насос 6 работает до тех пор, пока не сработает датчик верхнего уровня в емкости вторичного отстойника 7 (не показан на фигуре). Насос 4 работает до тех пор, пока не закроется задвижка Здi и не сработает датчик нижнего уровня емкости 1. При отключении насоса 4 отключается и насос 3.
После закрытия задвижки Здi открывается задвижка Здi+1 и барда начинает поступать в i+1 модуль. Работа i+1 модуля происходит аналогично.
После закрытия задвижки Здi отключается насос 8 и смеситель 5 переходит в режим отстоя. Через время ΔT<=1 час (время ΔT определяется в процессе пуско-наладочных работ) открывается задвижка Зджфi и срабатывает сифон 10, через который жидкая фракция барды из смесителя 5 поступает в приемную камеру 11 блока биологической очистки (ББО). При включении задвижки Зджфi включается насос 12, который подает воду из блока водооборота на разбавление и нейтрализацию жидкой фракции, поступившей в приемную камеру 11. Обьем разбавляющей воды составляет 12-15 объемов поступившей жидкой фракции барды (данные лабораторных опытов). Данное соотношение уточняется при пуско-наладочных работах и регулируется соответствующими датчиками уровня в приемной камере 11 (не показаны на фигуре).
Через время сброса жидкой фракции (время определяется в процессе пуско-наладочных работ), закрывается задвижка Зджфi и включается насос 13, который перекачивает твердую фракцию барды из смесителя 5 на сепаратор 14 блока переработки твердой фракции барды (БПТФ), который разделяет ее на фильтрат и кек. Кек шламовым насосом 15 подается на сушилку 16, где обезвоживается и утилизируется в виде зерен влажностью 10-12%. При необходимости возможна установка гранулятора для получения кека в виде гранул.
Время работы сепаратора выбирается из условия Тсп<Тутил б-2, ч., где 2 - время заполнения сборника барды и отстоя смесителя, ч.
Фильтрат из сепаратора 14 поступает в приемную камеру 11 во время работы сепаратора, что приводит к увеличению уровня воды и срабатыванию соответствующих датчиков уровня, и включению насоса 12, подающего воду на разбавление и нейтрализацию фильтрата.
8
После разбавления жидкой фракции в приемной камере 11, включается насос 17, который подает разбавленную жидкую фракцию на аэробную очистку в ферментер 1 ступени 18, которая после очистки в нем перетекает самотечно в ферментер 2 ступени 19, а затем во вторичный отстойник 7 блока биологической очистки (ББО). При поступлении фильтрата с сепаратора 14 и его разбавлении, блок биологической очистки уже выполняет очистку разбавленной жидкой фракции барды. При использовании технологии работы блока биологической очистки по патенту РФ №2299864 МПК C02F 3/02 от 27.05.2007 г., поступление фильтрата в течение времени работы сепаратора 14, происходит одновременно с поступление циркулирующего расхода водоиловой смеси с ферментера 2 ступени, что позволяет дополнительно разбавлять концентрацию фильтрата и улучшать условия работы блока биологической очистки.
После аэробной очистки осветленная вода насосом 20 подается в емкость для охлаждения 21 блока водооборота (БВО). Емкость 21 выполнена с разбрызгивающими соплами, которые подключены к напорному трубопроводу насоса 20, что позволяет снизить температуру воды на 5-6°C за счет испарения.
7
Охлажденная вода с емкости 21 поступает самотечно в устройство доочистки 22, работающего с использованием методов фито-почвоочистки, выполненного по патенту РФ №2220922 МПК C02F 9/14 от 10.01.2004 г. Наличие и использование высшей водной растительности в устройстве доочистки увеличивает щелочность до значений очищаемой воды.
После доочистки вода поступает в емкость сбора очищенной воды 23, в которой смонтированы насос 3 для подачи воды для охлаждения в емкость 2 и насос 12 для подачи воды на разбавление в приемную камеру 11.
При выработке спирта из различного зернового сырья, наблюдаются различные концентрации биогенных элементов в поступающей барде. Для устойчивой работы блока биологической очистки предусмотрена емкость 24 для раствора биогенных элементов, которая соединена трубопроводом с приемной камерой 11.
6. Технические результаты
Использование полезной модели позволяет уменьшить строительные и эксплуатационные, в том числе и энергозатраты, повысить качество очистки жидкой фракции барды, что приводит к улучшению экологической обстановки в местах утилизации
Сравнительные технические показатели установок (на примере установки для спиртзавода на производительность 3000 дал в сутки) утилизации послеспиртовой барды. texnology.ru>equip/barda/).
Наименование технических параметров
Ед. изм.
Количество
предлагаемая
известная
Производительность установки
тн/сут (тн/ч)
408 (17)
408 (17,0)
Сухие вещества в барде
%
7,65
7,65
Количество модулей
шт
6
1
Площадь стр-ва под установку
м<sup>2</sup>
6×30=180
24×30=720
Количество сухой барды (10% влажности)
тн/сут (тн/ч)
21,43 (0,893) (потери)
28,0(1,167)
Удельные затраты электроэнергии общие
кВт*ч/тн
120,46
237,68
Количество очищенной воды
м<sup>3</sup>/сут
323,0
57,1
Показатели качества очищенной воды:
Очищенная вода
Конденсат
pH
Водород. показатель
6,5
4.0
ХПК
мг/л
120
0
Взвешенные вещества
мг/л
15
0