Биогазовый реактор непрерывной загрузки сырья

Полезная модель относится к сельскому хозяйству, к установкам для переработки отходов животноводческого и растениеводческого субстрата в условиях анаэробного сбраживания, и может быть использована на предприятиях агропромышленного комплекса для производства биогаза и органических удобрений.
Известен аккумулирующий метантенк [RU 2107043 C1, C02F 11/04, (1995.01), 20.03.1998], содержащий корпус, разделенный перегородками на камеры кислого, нейтрального, щелочного и метанового брожения, сообщенные одна с другой посредством окон для прохода субстрата и имеющие газовые полости в верхней части, установленные в камерах перемешивающие устройства в виде вала с лопастями, загрузочные и разгрузочные устройства и средство для отвода биогаза в виде гидравлического затвора, установленного на патрубке для отвода биогаза.
Недостатком данного метантенка является его низкая эффективность, вызванная отсутствием контроля и поддерживания температуры субстрата при сбраживании.
Известна система удаления, переработки и утилизации жидкого навоза [RU 2374814 C1, А01С 3/00 (2006.01), 10.12.2009], состоящая из скребкового транспортера, канала, насосов, двух метантенков, бункера, хранилища, агрегата для забора навоза из хранилища. В верхней части реакторов-метантенков на раме установлены форсунки для дробления корки навоза за счет жидкой фракции.
Недостатком этой системы является отсутствие контроля и поддерживания температуры субстрата при сбраживании.
Известно устройство для перемешивания субстрата в реакторе анаэробного сбраживания органических отходов, содержащее внешний привод и вертикальный вал с закрепленной в рабочем объеме реактора погружной мешалкой [RU 68919 U1, B01F 7/00 (2006.01), C12M 1/00 (2006.01), 10.12.2007].
Особенностью известного устройства является то, что оно дополнительно содержит средства для подогрева субстрата, выполненные в виде, по крайней мере, двух трубопроводов, прикрепленных к силовому элементу погружной мешалки с возможностью подачи в них горячей воды через вращающийся коллектор по каналам внутри вертикального вала, причем указанный силовой элемент выполнен в форме цилиндрической спирали, размещенной на расстоянии от внутренней поверхности реактора, а трубопроводы для подачи горячей воды прикреплены с противоположных сторон к силовому элементу погружной мешалки для формирования при ее вращении объемной циркуляции субстрата. Вертикальный корпус такого реактора имеет конические верхнюю и нижнюю части, способствующие ограничению объема плавающей корки и хорошему отводу шлама.
Недостатком известного устройства является отсутствие контроля и поддерживания температуры субстрата при сбраживании.
Задачей полезной модели является повышение эффективности производства биогаза и органических удобрений за счет равномерного распределения твердой фазы субстрата по всему объему реактора и контроля температуры субстрата при сбраживании.
Это достигается тем, что в биогазовом реакторе непрерывной загрузки сырья, содержащем емкость, разделенную на камеры с устройствами перемешивания; теплоизоляционную защиту, нагревательные элементы, датчики температуры, емкость разделена на четыре горизонтальные камеры, в которых датчики температуры установлены в средней части каждой камеры, два нагревательных элемента установлены по бокам в верхней камере, а в остальных камерах в верхней части посередине установлены по одному нагревательному элементу. Для эффективного отделения газа от биомассы в многокамерном биогазовом реакторе непрерывной загрузки сырья верхняя камера имеет объем, равный сумме объемов нижних камер.
Полезная модель иллюстрируется чертежом: на фиг. 1 показана схема многокамерного биогазового реактора непрерывной загрузки сырья.
Биогазовый реактор непрерывной загрузки сырья содержит емкость 1, которая разделена на четыре горизонтальные камеры, где нижние I, II и III камеры могут иметь равные объемы, а объем верхней IV камеры равен сумме объемов нижних камер. Каждая камера оборудована теплоизоляционной защитой 2, нагревательными элементами 3: в I-III камере в верхней части посередине установлены по одному нагревательному элементу 3, в IV камере - два нагревательных элемента 3, установлены по бокам камеры. На дне каждой камеры по центру установлен электропривод 4, на котором закреплены устройства перемешивания, в качестве которых установлены лопасти - мешалки 5. Информационные и силовые кабели, которые проложены в кабельных каналах 6, подключены к нагревательным элементам 3 и электроприводам 4. В емкости 1 выполнены отверстия под компрессоры для обеспечения движения биомассы: в нижней части I камеры отверстие с компрессором 7 для закачивания массы из расходной емкости в реактор; в боковой части IV камеры отверстие с компрессором для откачивания отработанного сырья в емкость удобрений 8; в верхней части IV камеры отверстие с компрессором для откачивания биогаза в газгольдер 9. Также в камерах установлены датчики температур 10.
Предлагаемый биогазовый реактор непрерывной загрузки сырья работает следующим образом. Из нижнего отверстия с компрессором 7 биомассу загружают в емкость 1 и продвигают вверх по камерам. В каждой камере биомассу перемешивают лопастями-мешалками 5, которые приводят в движения электроприводом 4, который питают через силовые кабели, которые установлены в кабельных каналах 6. Поддержание и контроль температуры обеспечивают нагревательными элементами 3, теплоизоляционной защитой 2 и датчиками температуры 10. В результате происходит сбраживание. По истечению цикла сбраживания, отработанный субстрат откачивают в отверстие для слива отработанного сырья в емкость удобрений 8. Выход выделенного биогаза осуществляют с помощью отверстия с компрессором, где откачивают биогаз в газгольдер 9. Благодаря уменьшению лопастей-мешалок на поздних стадиях сбраживания осуществляют интенсивное перемешивание для разрушения связей между бактериями. Перемешивают субстрат периодически, с определенным циклом, частотой и интенсивностью.
Таким образом, использование полезной модели позволяет повысить эффективность производства биогаза и органических удобрений за счет лопастей-мешалок и датчиков температуры, которые обеспечивают равномерное распределение твердой фазы субстрата по всему объему реактора и контроль температуры субстрата при сбраживании.
Источники информации
1. RU 2107043 C1, C02F 11/04, (1995.01), 20.03.1998.
2. RU 2374814 C1, A01C 3/00 (2006.01), 10.12.2009.
3. RU 68919 U1, B01F 7/00 (2006.01), C12M 1/00 (2006.01), 10.12.2007.