Биогазовая установка

Полезная модель относится к области утилизации и переработки отходов и предназначена для анаэробного сбраживания органических отходов с получением биогаза и органических удобрений.
4
2
2
Известен биореактор с мембранным устройством газового питания микроорганизмов, содержащий цилиндрический корпус, крышку, днище, теплообменник, газораспределительное устройство, коллектор метана, трубчатые газопроницаемые полимерные мембраны, патрубки для протока рабочей жидкости и газов, также содержит газораспределительное устройство, которое снабжено направляющими пластинами и диффузором аэрирующего воздуха и выполнено в виде многоканального газлифтного насоса, прокачивающего рабочую жидкость через поверхности труб полимерных газопроницаемых мембран и поверхность теплообменника, выполненного в виде теплообменной рубашки. Биореактор дополнительно содержит аэратор, размещенный в полости диффузора, для ввода атмосферного воздуха в рабочую жидкость в виде мелкодисперсной фракции, коллектор метана снабжен перфорированными отверстиями для свободного протока газожидкостной смеси через газораспределительное устройство, отделитель отходящих газов от жидких продуктов ферментации, выполненный в виде емкости, снабженной датчиком уровня рабочей жидкости и трубопроводом, соединяющим нижнюю часть емкости отделителя с придонной частью биореактора, анализатор отходящих газов СН, O, CO, датчики рН, Т,°С, электронные расходомеры воздуха и двуокиси углерода, регулятор давления метана и контроллер управления ферментационным процессом. (Патент на изобретение RU №2596396 С1. Редикульцев Ю.В., Ширшиков Н.В., Гаврилов А.Б., Уграицкий А.А., Дерябин С.М., Алифанов М.В. Заявка 2015119704/10, 25.05.2015 г. Дата подача заявки:25.05.2015 г.).
Известный биореактор с мембранным устройством газового питания микроорганизмов имеет недостаточно расширенные функциональные конструктивные характеристики, а именно нет возможности использования технологического оборудования универсально.
Известна биогазовая установка, включающая герметичный вертикальный цилиндрический резервуар с технологическими патрубками, включающими патрубок для подачи перерабатываемой биомассы, патрубок слива переработанного субстрата, патрубок для отвода биогаза, установленное в резервуаре барботажное перемешивающее устройство, представляющее собой перфорированную трубу в виде вертикальной спирали, отличающаяся тем, что спиралевидная перфорированная труба расположена вдоль стен резервуара и днища, витки которой повторяют форму резервуара и днища, при этом отверстия трубы, расположенные напротив стен резервуара, имеют насадки в виде уголка трубы, конец которого направлен вверх, по центру резервуара установлена вертикальная перфорированная труба диаметром больше, чем диаметр спиралевидной трубы, отверстия вертикальной и спиралевидной труб выполнены в шахматном порядке, нижние концы вертикальной и спиралевидной труб жестко закреплены к стальному цилиндрическому уголку, соединенному с краном подачи биогаза (Патент на изобретение RU2567649 C1. Ямпилов С.С., Друзьянова В.П., Кобякова Е.Н., Дьячковская Л.Н.. Заявка: 2014154346/10, 30.12.2014. Дата подачи 30.12.2014 г.).
Известная биогазовая установка имеет недостаточно рациональное конструктивное решение, а именно - большие массовые характеристики, и соответственно она менее транспортабельна.
Технический результат достигается тем, что биогазовая установка включает вертикальный герметичный цилиндрический резервуар, который установлен на опорах и снабжен куполом и косым днищем, установленным под углом 30° относительно горизонтали. В резервуаре находится перемешивающее устройство, которое приводится в движение от электродвигателя. На куполе резервуара установлены загрузочный патрубок для подачи перерабатываемой биомассы, датчик давления, патрубок для отвода биогаза соединенный с трубопроводом выхода биогаза (на рисунке не указано). В днище резервуара установлен патрубок для выгрузки переработанного субстрата. Причем новым является то, что цилиндрический резервуар изготовлен из полиэтилена высокого давления, стенки которого выполнены в виде двустенной гофрированной трубы с шагом витков гофры l = 10 мм. Стоит отметить, что стенка резервуара в виде двустенной гофрированной трубы выполнена сдвоенной. Также через пространство между внешней стенкой витка гофры и внутренней стенкой гофрированной трубы проходит теплоноситель.
В патентной и научно-технической литературе такой конструкции биогазовой установки нами не обнаружено.
На фиг. 1 изображена схематично биогазовая установка. Биогазовая установка включает вертикальный герметичный цилиндрический резервуар 1, который установлен на опорах 2 и снабжен куполом 3 и косым днищем 4, установленным под углом 30° относительно горизонтали. В резервуаре 1 находится перемешивающее устройство 5, которое приводится в движение от электродвигателя 6. На куполе 3 резервуара 1 установлены загрузочный патрубок 7 для подачи перерабатываемой биомассы, датчик давления 8, патрубок для отвода биогаза 9, соединенный с трубопроводом выхода биогаза (на рисунке не указано). В днище 4 резервуара 1 установлен патрубок 10 для выгрузки переработанного субстрата. Цилиндрический резервуар 1 изготовлен из полиэтилена высокого давления, стенки 11 которого выполнены в виде двустенной гофрированной трубы 12 с шагом витков гофры l = 10 мм. Стоит отметить, что стенка 11 резервуара 1 в виде двустенной гофрированной трубы выполнена сдвоенной. Также через пространство 13 между внешней стенкой 14 витка гофры 12 и внутренней стенкой 15 гофрированной трубы проходит теплоноситель.
Биогазовая установка работает следующим образом.
Для создания анаэробности сбраживания в резервуар 1 через загрузочный патрубок 7 заливают воду до верхнего уровня купола 3. Далее часть воды сливают из резервуара 1, так чтобы патрубок 7 оставался частично загруженным в воде. Затем в резервуар 1 через патрубок 7 загружают разжиженный навоз (помет) с влажностью 92-93% до верхнего уровня купола 3. Давление в резервуаре 1 отслеживают при помощи датчика давления 8. Также заполняется теплоносителем межстеночное пространство 13 резервуара 1. После заполнения резервуара 1 субстратом нагретый теплоноситель запускается по межстеночному пространству 13. Температура теплоносителя поддерживается в пределах 36-38°С автоматически. В таком состоянии в резервуаре 1 происходит метановое сбраживание. Получаемый в резервуаре 1 биогаз через патрубок 9 идет в газгольдер. Для обеспечения равномерной температуры внутри резервуара 1, обеспечения питательными веществами метанообразующих бактерий, предотвращения осадочного материала и корки, которая препятствует выходу биогаза, каждый день в течение 10-15 мин запускают перемешивающее устройство 5. Выгрузку переработанных отходов осуществляют периодически через патрубок 10.
Такое конструктивное решение биогазовой установки позволяет уменьшить ее металлоемкость и энергозатратность, и соответственно с уменьшением массы конструкции увеличивается транспортабельность биогазовой установки.