РЕЗЕРВУАР МЕТАНТЕНКА

Полезная модель относится к сельскому хозяйству, а именно к установкам для переработки органических осадков сточных вод и навоза и может быть использована при производстве биогаза и органических удобрений.
Одной из проблем переработки навоза в биогаз посредством анаэробного его сбраживания является высокая коррозионная агрессивность среды по отношению к материалу, из которого изготовлен резервуар метантенка. Резервуары метантенков в большинстве случаев изготовлены из железобетона. При непосредственном контакте органического осадка или навоза с железобетонной поверхностью резервуара происходит его коррозионное разрушение, приводящее к образованию щелей и свищей. Жидкая составляющая органического осадка или навоза просачивается через образовавшиеся щели и свищи в грунт и загрязняет его. Кроме того, через щели и свищи, образовавшиеся в куполе резервуара метантенка происходит утечка биогаза, что приводит к снижению эффективности переработки органических отходов и навоза.
Известно техническое решение (патент РФ на изобретение №2462509 С12М 1/00, А01С 3/00 от 27.09.2012. Бюл. №27), состоящее из герметичного резервуара с куполом и днищем, внутри которого расположена камера сбраживания, патрубки и элементы технологических коммуникаций.
Недостаток указанного технического решения заключается в отсутствии защиты материала резервуара от коррозионного воздействия органического осадка сточных вод или навоза. Это приводит к нарушению герметичности резервуара из-за образующихся трещин и свищей.
Известен метантенк (Прозоров И.В. и др. Гидравлика, водоснабжение и канализация: Учебн. пособие. - М.: Высш. шк., 1990. С. 366-367. Рис. 24.9), представляющий собой цилиндрический или прямоугольный резервуар с коническим или пирамидальным днищем и герметичным перекрытием. В полости резервуара расположены трубы технологических коммуникаций, установленные сквозь отверстия в стенках резервуара.
Недостаток указанного технического решения заключается в том, что конструкции резервуара не оснащены защитой от разрушительного воздействия агрессивной среды органического осадка сточных вод или навоза. Это приводит к образованию в нем трещин и свищей.
Известно техническое решение метантенка (Т.А. Будыкина, С.Г. Емельянов. Процессы и аппараты защиты гидросферы. - М.: ИЦ «Академия». 2010. С. 154. Рис. 6.15), который состоит из корпуса с днищем, куполом, газовых колпаков, технологических трубопроводов.
Недостаток указанного решения заключается в том, что поверхности корпуса, днища и купола не защищены от воздействия агрессивной среды биологического осадка сточных вод или навоза. Указанные элементы метантенка изготовлены, как правило, из железобетона и подвержены коррозионному разрушению в виде щелей и свищей.
Известно техническое решение биореактора доочистки (патент РФ на полезную модель №92007 от 10.03.2010, бюл. №7. C02F 3/02), содержащего корпус, подводящий и отводящий патрубки. При этом днище и стенки корпуса выполнены из листового полимерного материала - полипропилена (вспененного, вспененного трехслойного, вспененного экструзионного, вспененного литого, штампованного).
Недостаток указанного технического решения заключается в том, что в нем не предусмотрен купол из такого же материала, как днище и корпус. Такое устройство невозможно использовать в метантенках, работающих полным сечением. В метантенках купол, являющийся неотъемлемой частью резервуара, закрывающий его герметично, находится в непосредственном и постоянном контакте с агрессивной средой обрабатываемого органического осадка сточных вод и подвержен коррозионному воздействию в такой же степени, как и днище со стенами.
Известно техническое решение бытового метантенка (патент РФ на изобретение №2491233 от 28.08.2013. Бюл. №24), который состоит из корпуса, выполненного на базе стандартной бочки из углеродистой стали, защищенного изнутри слоем тонкого дешевого антикоррозионного полимерного покрытия.
Недостаток указанного технического решения заключается в том, что нанесенный тонкий слой полимерного покрытия не может эффективно защитить материал (углеродистую сталь) корпуса (металлической бочки) метантенка от агрессивного воздействия органического осадка сточных вод или навоза. Указанное покрытие может защитить на относительно короткое время внутреннюю поверхность от коррозии, вызванной повышенной влажностью отрабатываемой среды. Нанесение антикоррозионного покрытия по представленному техническому решению невозможно в резервуарах метантенков, изготовленных, как правило, из железобетона, и имеющих длительный срок службы, в отличие от металлической бочки по указанному аналогу.
Прототипом заявляемого технического решения является метантенк (патент РФ на полезную модель №142699 от 27.06.2014, бюл. №18, С12М 1/107), содержащий резервуар в виде вертикальной цилиндрической емкости с конусным днищем и сферическим куполом, технологические коммуникации, включающие патрубок для подвода органических отходов, патрубок для выгрузки отработанного субстрата и патрубок отвода биогаза. Трубопроводы технологических коммуникаций установлены в полости резервуара и соединены с оборудованием вне него через соответствующие отверстия в корпусе.
Недостатком прототипа является невозможность эксплуатации устройства без образования коррозионных повреждений в виде трещин и свищей, вызванных агрессивной по отношению к бетону средой - органическим осадком сточных вод или навозом.
Техническим результатом полезной модели является предотвращение коррозионного разрушения резервуара и образования в нем щелей и свищей. Технический результат достигается тем, что резервуар метантенка состоит из днища, вертикальной части, купола, газового колпака, отверстий для трубопроводов технологических коммуникаций, при этом внутренние поверхности днища, вертикальной части и купола покрыты облицовочным ковром, снабженным адгезивом и изготовленным из гибкого непроницаемого для жидкости материала, устойчивого к коррозионному воздействию органического осадка или навоза, выполненным как одно целое из полотен, соединенных между собой герметичными неразъемными непрерывными швами, закрепленным на поверхностях днища, вертикальной части и купола посредством адгезива, а по их периметру закреплены крепежными элементами с шайбами, при этом крепежные элементы с шайбами накрыты пластинами, выполненными из материала, одинакового по составу с материалом ковра, и соединены с ним непрерывным герметичным неразъемным швом по контуру, выполненным с отверстиями, оси которых совпадают с осями отверстий для технологических коммуникаций в днище, вертикальной части и куполе, имеющими одинаковые с ними размеры, и закреплен по контуру отверстий крепежными элементами с шайбами, накрытыми пластинами, выполненными из материала, одинакового по составу с материалом ковра, и по своему контуру соединенными с ним непрерывным герметичным неразъемным швом, а на отверстиях установлены патрубки из материала, одинакового по составу с материалом облицовочного ковра, присоединенные к нему герметичными непрерывными и неразъемными швами по контуру и имеющие внутренний диаметр больше, чем диаметр устанавливаемой технологической трубы, соединенной с патрубком на его свободном конце герметичным непрерывным неразъемным швом по контуру.
Технический результат достигается также тем, что облицовочный ковер выполнен из полиэтилена или полипропилена, а адгезив представляет собой клей акрилатной композиции.
Обоснование признаков заявляемого технического решения.
Покрытие внутренних поверхностей резервуара метантенка облицовочным ковром позволяет исключить непосредственный контакт органического осадка сточных вод или навоза с железобетонной конструкцией устройства. Это позволяет предотвратить возникновение коррозионных щелей и свищей в железобетонных конструкциях резервуара метантенка. Облицовочный ковер должен быть изготовлен из гибкого материала для его плотного прилегания к поверхностям днища, вертикальной части и купола резервуара, а также для плавного укрытия переходов от конической поверхности к цилиндрической. Материал облицовочного ковра должен быть непроницаем для жидкости, например, материал на основе полиэтилена или полипропилена, так как органический осадок характеризуется очень высокой влажностью. Материал, не отвечающий указанному условию, не позволяет предотвратить непосредственный контакт агрессивной среды с материалом резервуара метантенка. Материал облицовочного ковра должен быть устойчив к коррозионному воздействию органического осадка сточных вод или навоза, например, материал на основе полиэтилена или полипропилена, так как они являются весьма агрессивными относительно многих материалов. Адгезив представляет собой клей акрилатной композиции, который характеризуется свойствами, необходимыми для приклеивания полиэтилена или полипропилена к конструкциям резервуара метантенка. Облицовочный ковер предусмотрен как одно целое для предотвращения непосредственного контакта агрессивной среды в полости резервуара с материалом, из которого он изготовлен. Для этого облицовочный ковер может быть изготовлен из отдельных полотен, соединенных между собой непрерывным и неразъемным швом, например, посредством сварки горячим воздухом. Ковер снабжен адгезивом на клеевой основе акрилатной композиции. Клей акрилатной композиции позволяет закрепить облицовочный ковер по всей его поверхности к конструкциям резервуара метантенка. Поскольку резервуар периодически необходимо опорожнять, облицовочный ковер по периметру закреплен, например, дюбель-гвоздями с шайбами. Шайбы необходимы для обеспечения площади прижатия без эффекта прокалывания относительно мягкого материала облицовочного ковра. Крепежные элементы, например, дюбель-гвозди накрыты пластинами, выполненными из материала, одинакового с материалом облицовочного ковра. Указанные пластины неразъемно соединены с облицовочным ковром по своему контуру непрерывным герметичным швом, например, посредством сварки горячим воздухом. Такое решение необходимо для предотвращения коррозии крепежных элементов, которые выполнены, как правило, из металла, происходящей под воздействием агрессивной среды - органического осадка сточных вод или навозной массы. Предотвращение непосредственного контакта навоза с крепежными элементами обеспечивает их долговечную работу по своему назначению. В полости резервуара размещены трубопроводы технологических коммуникаций, которые установлены сквозь соответствующие отверстия в днище, вертикальной части и в куполе. В этой связи облицовочный ковер выполнен с отверстиями для пропуска трубопроводов технологических коммуникаций. Отверстия в облицовочном ковре имеют одинаковые размеры с отверстиями в резервуаре, при этом их оси совпадают, что позволяет совмещать отверстия для обеспечения установки технологических коммуникаций. При этом отверстия в облицовочном ковре закреплены к резервуару по своему контуру посредством, например, дюбель-гвоздей с шайбами. Указанные крепежные элементы накрыты пластинами, изготовленными из материала, одинакового по составу с материалом облицовочного ковра. Пластины закреплены к облицовочному ковру непрерывным герметичным неразъемным швом по контуру. Для обеспечения герметичности пропуска трубопроводов технологических коммуникаций в полость резервуара сквозь отверстия на них установлены патрубки, внутренний диаметр которых допускает прохождение труб сквозь них с минимальным зазором. Патрубки изготовлены из материала одинакового по составу с материалом облицовочного ковра и закреплены к облицовочному ковру посредством герметичного непрерывного неразъемного шва путем сварки, например, горячим воздухом. Трубы технологических коммуникаций соединены с патрубками на их свободных концах герметичным непрерывным неразъемным швом. Это позволяет обеспечить герметичность резервуара метантенка и исключить непосредственный контакт агрессивной среды органического осадка сточных вод или навоза с материалом, из которого изготовлено устройство.
На фиг. 1 представлена схема резервуара метантенка.
Резервуар метантенка состоит из днища 1, служащего основанием для вертикальной части 2, переходящей в купол 3, на внутренних поверхностях которых установлен облицовочный ковер 4. Облицовочный ковер 4 выполнен как одно целое и изготовлен из полотен гибкого непроницаемого для жидкости и устойчивого к воздействию органического осадка сточных вод материала, например, на основе полиэтилена или полипропилена. Полотна указанного материала соединены между собой герметичными неразъемными швами. Облицовочный ковер 4 закреплен к днищу 1, вертикальной части 2 и к куполу 3 посредством крепежных элементов 5 с шайбами. Крепежные элементы 5 с шайбами накрыты пластинами 6, изготовленными из материала, одинакового по составу с материалом облицовочного ковра 4. Пластины 6 присоединены к облицовочному ковру 4 герметичным непрерывным неразъемным швом. Облицовочный ковер 4 закреплен на днище 1, вертикальной части 2, куполе 3 крепежными элементами 5 с шайбами по периметру. В облицовочном ковре 4 выполнены отверстия, диаметр которых равен диаметру отверстий в днище 1, вертикальной части 2 и куполе 3 для пропуска трубопроводов 7 технических коммуникаций. На облицовочном ковре 4 закреплены патрубки 7, внутренний диаметр которых больше соответствующего диаметра трубопровода 8 технологических коммуникаций. Центральные оси отверстий патрубков 7 совпадают с центральными осями соответствующих отверстий в облицовочном ковре 4, днище 1, вертикальной части 2 и куполе 3. Патрубки 7 изготовлены из материала, одинакового состава с материалом облицовочного ковра 4 и соединены с ним герметичным непрерывным неразъемным швом. Трубы 8 технологических коммуникаций соединены с патрубками 7 на их свободных концах герметичным непрерывным неразъемным швом.
Резервуар метантенка работает следующим образом.
По трубопроводам 8 технологических коммуникаций в резервуар метантенка подают органический осадок сточных вод после отстойников или навоз от животноводческих зданий. Указанная среда заполняет весь объем резервуара, при этом непосредственный ее контакт может быть только с поверхностями облицовочного ковра 4, пластин 6 крепежных элементов 5, патрубков 7, а также трубопроводов 8 технологических коммуникаций. Указанные элементы изготовлены из материала, устойчивого к коррозионному воздействию органического осадка сточных вод или навоза. При этом конструкции резервуара: днища 1, вертикальной части 2 и купола 3 защищены от коррозионного воздействия агрессивной среды обрабатываемого органического осадка или навоза. Облицовочный ковер 4, закрепленный посредством крепежных элементов 5 с шайбами к днищу 1, вертикальной части 2 и куполу 3, повторяет форму резервуара метатенка до его заполнения обрабатываемой средой, в процессе ее сбраживания и после выгрузки перебродившего осадка. Это позволяет предотвратить коррозионное разрушение резервуара и образования в нем щелей и свищей, через которые органический осадок сточных вод или навоз просачиваются в грунт, загрязняя его и грунтовые воды, нанося существенный ущерб окружающей среде.
Совокупность существенных признаков позволяет получить технический результат по заявляемому решению, заключающийся в том, что резервуар метантенка характеризуется высокими экологическими и гидроизоляционными свойствами, не требующий дорогостоящих бетонов высокой водостойкости, а также имеющий простую технологию эксплуатации.