ФЕРМЕНТЕРНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к автоматизации в сельском хозяйстве и может быть использована при переработке органических отходов культурой кольчатых червей или микробактериями в условиях промышленного производства биогумуса и утилизации отходов, образующихся в результате деятельности людей и животных.
Известно устройство и способ компостирования с использованием вермикультуры (Патент РФ №2244698, МПК C05F 3/06, A01K 67/033, 2004 г.), содержащее корпус, расположенный горизонтально перфорированный элемент, предназначенный для размещения перерабатываемого материала и вермикультуры, а также средство размещения воды. Корпус выполнен в виде цилиндрического сегмента (цилиндрического желоба), перфорированный элемент расположен на расстоянии 50-75% радиуса цилиндрического сегмента от его оси. В средстве размещения воды, представляющем часть корпуса под перфорированным элементом, дополнительно размещены теплообменные элементы, а над перфорированным элементом установлены датчики температуры и влажности, подключенные соответственно к средству управления работой указанных теплообменных элементов и к средству управления работой вентилятора, установленного над перфорированным элементом.
Недостатками данного устройства является высокая металлоемкость конструкции, что не позволяет использовать ее в крупном промышленном производстве. К тому же наличие исполнительных органов в непосредственной близости от зоны переработки, в частности нагревательного элемента, снижает уровень безопасности и надежности системы при их загрязнении. Отсутствие в устройстве теплоизоляции говорит о нецелесообразности применения его в условиях низких и отрицательных температур, а при использовании в помещении появляется необходимость создания технологических проходов для доступа и обслуживания устройства, что снижает эффективность способа на единицу занимаемой площади.
Известно ферментерное устройство (Патент РФ №2261850, МПК C05F 3/06, 2004 г.), представляющее собой биореактор с остужителем. Биореактор выполнен с перфорированным днищем, образующим с дном камеры воздушное пространство, через которое с помощью вентилятора осуществляется принудительное нагнетание воздуха.
Однако при данном способе ферментации необходима тщательная подготовка смеси. При этом вибрации от вентиляторов и сам процесс ферментации образуют благоприятные условия для слеживания перерабатываемой смеси и не позволяют получить наиболее равномерное прохождение воздуха по всему объему смеси в биореакторе. Измерение температуры в одной точке не позволяет получить полную картину распределения температурного поля по всему объему биореактора, а отсутствие возможности измерения и контроля влажности не позволяет поддерживать оптимальные условия при переработке органических отходов.
Все эти недостатки не позволяют получать из перерабатываемого сырья биогумус высокого качества и однородности массы, что влечет за собой высокий уровень возвратного сырья в виде брака.
Наиболее близким техническим решением является ферментерное устройство (П.м. №142447 РФ, МПК 05F 3/06, 2014 г.), содержащее биореактор, одна из стенок которого выполнена в виде открывающегося люка для выгрузки готового продукта, устройства для подачи воздуха снизу вверх, устройство управления подачей воздуха и термодатчик, установленный на портальном роботе с возможностью поперечного и вертикального перемещения.
Однако при данном способе ферментации не контролируется влажность по всей площади биореактора, что может привести к пересушке либо переувлажнению биогумуса. Это происходит из-за неравномерности системы вентиляции по всему объему биореактора и отсутствия датчиков влажности, что неблагоприятно сказывается на качестве и скорости переработка органических отходов.
Эти недостатки не позволяют добиться высокого качества продукта, что в свою очередь увеличивает количество возвратного сырья в виде брака.
Задачей технического решения является комплексная автоматизация процесса переработки органических отходов.
Технический результат полезной модели заключается в повышении скорости переработки и качества биогумуса.
Указанный технический результат достигается тем, что ферментерное устройство содержит биореактор, одна из стенок которого выполнена в виде открывающегося люка для выгрузки готового продукта, устройство подачи воздуха снизу вверх, состоящее из компрессора, блока подготовки воздуха и трубопроводов, снабженных дозаторами воздуха с компенсированными эмиттерами, устройство управления подачей воздуха и термодатчик, смонтированный на щупе, установленном с возможностью поперечного и вертикального перемещения на портальном роботе, содержащем блок управления, с которым связан термодатчик, при этом на щупе дополнительно установлен датчик влажности, связанный с блоком управления, а устройство подготовки воздуха снабжено парогенератором, связанным с устройством управления подачей воздуха.
Отличиями заявляемого ферментерного устройства является его конструктивное исполнение, при котором оно снабжено парогенератором и датчиком влажности, установленном на портальном роботе с возможностью перемещения по всему объему биореактора. Таким образом, создается возможность регулировки влажности перерабатываемого сырья в любой точке биореактора. Результаты измерения влажности от датчика влажности передаются в блок управления, откуда соответствующий сигнал поступает в устройство управления подачей воздуха, которое управляет компрессором и парогенератором, встроенным в устройство подачи воздуха, насыщая воздух до определенной влажности и подавая его по трубопроводам по всему объему биореактора. Степень насыщения подаваемого воздуха влажностью определяется результатами измерений датчика влажности. Это позволяет поддерживать необходимую влажность в зоне переработки, регулировать ее, что благоприятно сказывается на скорости переработки органических отходов, а также качестве получаемого биогумуса.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами ее конструкции. На фиг. 1 представлен главный вид ферментерного устройства, на фиг. 2 - вид сверху.
Ферментерное устройство представляет собой биореактор 1, стенки которого выполнены из бетона, имеющего не менее двух слоев гидроизоляции. Устройство подачи воздуха 2 состоит из безмасляного компрессора 3 с ресивером 4, парогенератором 5, основного электроклапана 6 и блока подготовки воздуха 7. Биореактор 1 содержит зону переработки сырья 8, в нижней части которой располагается система трубопроводов 9 с распределительными электроклапанами 10 и дозаторами воздуха с компенсированными эмиттерами 11. Портальный робот 12 расположен на рельсах 13, установленных на продольных стенках биореактора 1, и содержит блок управления 14. На портальном роботе 12 расположен термодатчик 15 и датчик влажности 16, смонтированные на щупе 17, который установлен с возможностью поперечного перемещения по кран-балке 18 и вертикального перемещения с помощью устройства вертикальной подачи 19. Устройством подачи воздуха управляет система управления 20. Термодатчик 15 и датчик влажности 16 связаны проводом с блоком управления 14. Блок управления 14 связан с системой управления 20 цифровым беспроводным радиоканалом. Система управления связана линиями управления 21 с компрессором 3, распределительными электроклапанами 10, блоком подготовки воздуха 7, парогенератором 5 и основным электроклапаном 6. В поперечной стенке биореактора 1 выполнен люк 22.
Ферментерное устройство работает следующим образом.
После загрузки сырья в зону переработки 8 и ввода требуемых значений температуры, влажности и уровня вентиляции в систему управления 20 начинается процесс переработки.
Система управления 20 управляет исполнительными устройствами 3, 4, 5, 6, 7, 10 с периодичностью, установленной оператором, для обеспечения необходимого уровня питания воздухом определенной температуры и влажности зоны переработки сырья 8. Для подачи воздуха используется компрессор 3 с ресивером 4, подающий воздух, насыщенный до определенной влажности с помощью парогенератора 5 в блок подготовки воздуха 7, где обеспечивается его фильтрация и доводка температуры и влажности воздуха до необходимого уровня, а также сбор конденсата при необходимости.
Портальный робот 12 перемещается по рельсам 13 в продольном направлении, при этом термодатчик 15 и датчик влажности 16, установленные на щупе 17, перемещаются в поперечном направлении по кран-балке 18 и опускаются или поднимаются за счет устройства вертикальной подачи 19. Таким образом, термодатчик 15 и датчик влажности 16 позволяют фиксировать температуру и влажность по всему объему биореактора 1, так происходит сбор сведений о температуре и влажности на различных участках зоны переработки сырья 8. Эта информация передается на блок управления 14 портального робота 12. После обработки полученные данные передаются из блока управления 14 в систему управления 20, которая управляет работой исполнительных устройств 3, 5, 6, 7, 10. В результате определяются рациональная температура, влажность и объем сжатого воздуха, который необходимо подать на каждую линию трубопроводов 9 путем открытия необходимого распределительного электроклапана 10.
В процессе подачи воздуха в зону переработки сырья 8 производится повторный контроль температуры при помощи термодатчика 15 и влажности при помощи датчика влажности 16. Если в какой-то части зоны переработки сырья 8 результат не был достигнут с первой попытки, система управления 20 подает сигнал и цикл повторяется.
После окончания процесса ферментации система управления подает сигнал на выгрузку готового продукта, которая производится через люк 22.
Заявляемое ферментерное устройство может быть использовано на протяжении всего технологического процесса переработки органических отходов от загрузки сырья до выгрузки готовой продукции. Использование предлагаемого устройства обеспечивает снижение трудоемкости процесса переработки органических отходов, снижает процент брака, обеспечивает возможность мониторинга процесса переработки и снижает риск пересушки сырья и готового продукта
Таким образом, ферментерное устройство, выполненное с возможностью контроля и регулировки режимов влажности и температуры, повышает скорость переработки и качество биогумуса.