МЕТАНТЕНК БАРБОТАЖНОГО ТИПА

Полезная модель относится к сельскому хозяйству, а именно к биогазовым установкам для переработки органических отходов птицеводства и животноводства в крестьянских фермерских хозяйствах в анаэробных условиях, и может быть использована для получения высококачественных органических удобрений и биогаза.
Известен метантенк, содержащий герметичный вертикальный цилиндрический резервуар, установленный на опорах. Метантенк имеет сферический купол и конусное днище, обтянутое нагревательной лентой. Он снабжен загрузочным и выгрузочным патрубками, патрубком для отвода биогаза [1].
Однако известный метантенк имеет низкую производительность из-за длительности протекания в нем процессов брожения, а также невысокий выход биогаза. Кроме того, в метантенке возможно образование плавающей корки, затрудняющей выход биогаза.
Известен метантенк [2], состоящий из корпуса, представляющего собой стальную металлическую трубчатую емкость, которая разделена перегородками-сегментами на несколько секций. Метантенк имеет барботажную систему для перемешивания в виде комплектов труб, причем он снабжен средствами для обогащения биогаза, установленными вертикально внутри.
Недостатком данного метантенка является сложность конструкции за счет нескольких отсеков брожения и отдельной емкости в виде тепловой рубашки. Кроме того, низкая степень эффективности перемешивания сбраживаемой массы из-за расположения перемешивающего устройства только в центральной части метантенка, что снижает выход продукта, поскольку в нем появляются застойные зоны.
Наиболее близким к заявленному метантенку, выбранному в качестве прототипа, является биогазовая установка [3].
Биогазовая установка включает герметичный вертикальный цилиндрический метантенк, снабженный куполом и днищем в виде усеченного конуса, внешняя часть которого обмотана нагревательной лентой, также установлены патрубки для подачи перерабатываемой биомассы, слива переработанной биомассы и для отвода биогаза. В метантенке установлено барботажное перемешивающее устройство в виде вертикальной спиралевидной перфорированной трубы. Спиралевидная труба расположена вдоль стен метантенка и днища, витки трубы повторяют форму резервуара и днища, при этом отверстия трубы имеют насадки в виде уголка трубы. По центру метантенка установлена вертикальная перфорированная труба диаметром больше, чем диаметр спиралевидной трубы, отверстия вертикальной и спиралевидной труб выполнены в шахматном порядке. Нижние концы вертикальной и спиралевидной трубы жестко закреплены к стальному цилиндрическому уголку.
Недостатком технического решения, выбранного в качестве прототипа, является недостаточное эффективное перемешивание биомассы, что в свою очередь снижает эффективность выработки биогаза.
Технический результат полезной модели - повышение эффективности получения биогаза за счет более качественного процесса перемешивания биомассы.
Указанный технический результат достигается тем, что метантенк для анаэробного сбраживания жидких органических отходов, преимущественно навоза или помета, содержит вертикальную цилиндрическую теплоизолированную ферментационную камеру брожения, заполненную биомассой. Отличительным признаком заявляемого устройства является новое выполнение и расположение барботажного перемешивающего устройства в нижней части цилиндра метантенка, а именно прикреплены сужающиеся сопла подачи биогаза с конусообразными соплами, в которых имеются боковые окна для подсасывания биомассы.
Барботажное устройство, расположенное в нижней части метантенка, обеспечивает оптимальное равномерное распределение температуры внутри метантенка, а также равномерное качественное перемешивание биомассы, способствуя увеличению выхода биогаза.
Метантенк барботажного типа поясняется чертежами:
Фиг. 1 - общий вид метантенка.
Фиг. 2 - разрез метантенка по А-А.
Фиг. 3 - эжекторный смеситель.
Метантенк барботажного типа включает в себя герметичный вертикальный цилиндрический резервуар 1 с усеченным конусным дном, установленный на раме, и технологическими патрубками, патрубок для подачи перерабатываемой биомассы 2, патрубок слива переработанной биомассы 19, патрубок для отвода биогаза 7, установленное в резервуаре барботажное перемешивающее устройство, представляющее собой смонтированную трубу-распределитель 14 с эжекторными смесителями 18, в них имеются всасывающие окна 16, насадки в виде активного сопла 15, диффузоры 17, шаровый кран 12 подачи биогаза компрессором 11 через газгольдер 9.
Метантенк барботажного типа работает следующим образом: для создания анаэробности сбраживания в метантенк 1 через загрузочный патрубок 2 загружают разжиженный свежий навоз или помет с влажностью 92-93% до верхнего уровня купола 3. Форма купола 3 биогазовой установки образует емкость для скапливания образующегося биогаза. Давление в метантенке 1 отслеживают при помощи датчика давления 4. После заполнения метантенка 1 биомассой включают нагревательную ленту 5, которую регулируют терморегулятором 6. Терморегулятор 6 при достижении температуры 45-55°С автоматически отключает нагревательную ленту 5 и включает при снижении температуры ниже 43-45°С. В таком состоянии в метантенке 1 происходит метановое сбраживание. Получаемый в метантенке 1 биогаз через патрубок 7 и трубопровод 8 поступает в газгольдер 9, где часть его через трубопровод 10 поступает в компрессор 11. Для обеспечения равномерной температуры внутри метантенка 1, обеспечения питательными веществами метанообразующих бактерий, предотвращения осадочного материала и корки под куполом 3, которая препятствует выходу биогаза, каждый день в течение 10 мин запускают барботажное перемешивающее устройство. Для этого открывают кран 12, после чего находящийся в компрессоре 11 биогаз по трубопроводу 13 под давлением поступает через трубу-распределитель 14 на активные сопла 15, одновременно подсасывая биомассу через всасывающие окна 16, и выходит через диффузор 17 эжекторного смесителя 18, и, тем самым, перемешивая биомассу, ускоряя процесс поднятия образованным метановым брожением пузырьков биогаза. Диффузоры 17 направленные вверх под углом 45° перемещают поток газожидкостной биомассы вверх. Выгрузку переработанных отходов осуществляют периодически через патрубок 19. При этом объем выгружаемой биомассы должен соответствовать следующей дозе загрузки свежей порции биомассы, что исключает переполнение резервуара и забивание отверстия патрубка для выхода биогаза. Оставшаяся часть биогаза в газгольдере 9 может применяться в бытовых нуждах, а переработанная биомасса - как концентрат органического удобрения.
Список использованной литературы
1. Патент на полезную модель РФ RU 124261 U1, 20.01.2013. Заявка №2012101300/13 Метантенк / Друзьянова В.П., Владимиров Л.Н. // (Россия) - от 13.01.2012.
2. Патент на полезную модель RU 144534, В09В 3/00, опубл. 27.08.2014. Прямоточная биогазовая установка / Чернин Сергей Яковлевич.
3. Патент на изобретение RU 2567649 С1, 10.11.2015 №2014154346/10. Биогазовая установка / Ямпилов С.С., Друзьянова В.П., Кобякова Е.Н., Дьячковская Л.Н. // (Россия) от 30.12.2014.