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 промышленном производстве при масштабировании данной технологии.
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. При слое более 25 см необходимо его рыхление, что значительно повышает трудозатраты.
Наиболее близким техническим решением является 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.
Все эти недостатки не позволяют получать из перерабатываемого сырья биогумус высокого качества и однородности массы, что влечет за собой высокий уровень (до 25%) возвратного сырья в виде брака.
Технический результат полезной модели заключается в повышении качества и скорости прироста биогумуса.
Указанный технический результат достигается тем, что в ферментерном устройстве, содержащем биореактор, одна из стенок которого выполнена в виде открывающегося люка для выгрузки готового продукта, устройство для подачи воздуха снизу вверх с возможностью равномерного распределения его по пространству биореактора, устройство управления подачей воздуха и термодатчик, устройство подачи воздуха состоит из компрессора и блока подготовки воздуха, трубопроводов, снабженных дозаторами воздуха с компенсированными эмиттерами, а термодатчик с возможностью поперечного и вертикального перемещения установлен на портальном роботе, расположенном на рельсах, установленных на продольных стенках биореактора, и содержит блок управления, с которым термодатчик связан проводом.
Данную полезную модель характеризует использование роботизированного способа контроля температуры в зоне биореактора, а также распределенная и компенсированная по всей площади система подачи подготовленного сжатого воздуха.
Отличиями заявляемого ферментерного устройства является его конструктивное исполнение, при котором оно снабжено портальным роботом, перемещающемся по рельсам, установленным над биореактором. Портальный робот снабжен термодатчиком, который имеет возможность вертикального и поперечного перемещения. Устройство подачи воздуха снизу вверх с системой его равномерного распределения по пространству биореактора состоит из компрессора с ресивером, и трубопровода, снабженного дозаторами воздуха с компенсированными эмиттерами.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами ее конструкции. На фиг.1 представлена схема конструкции ферментерного устройства в двух проекциях.
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, основного электроклапана 5 и блока подготовки воздуха 6. Биореактор 1 содержит зону переработки сырья 7, в нижней части которой располагаются трубопроводы 8 с распределительными электроклапанами 9 и дозаторами воздуха с компенсированными эмиттерами 10. Портальный робот 11 расположен на рельсах 12, установленных на продольных стенках биореактора 1, и содержит блок управления 13. На портальном роботе 11 расположен термодатчик 14, смонтированный на щупе 15, который установлен с возможностью поперечного перемещения по кран-балке 16 и вертикального перемещения с помощью устройства вертикальной подачи 17. Устройством подачи воздуха управляет система управления 18. Термодатчик 14 связан проводом с блоком управления 13. Блок управления 13 связан с системой управления 18 цифровым беспроводным радиоканалом. Система управления связана линиями управления 19 с компрессором 3, распределительными электроклапанами 9, блоком подготовки воздуха 6 и основным электроклапаном 5. В поперечной стенке биореактора 1 выполнен люк 20.
Роботизированный комплекс работает следующим образом.
После загрузки сырья в зону переработки 7 и ввода требуемых значений температуры и уровня вентиляции в систему управления 18 начинается процесс переработки.
Система управления 18 управляет исполнительными устройствами 3, 4, 5, 6, 9 с периодичностью, установленной оператором, для обеспечения необходимого уровня питания воздухом зоны переработки сырья 7. Для подачи воздуха используется компрессор 3 с ресивером 4, подающий воздух в блок подготовки 6, где обеспечивается его фильтрация и доводка температуры воздуха до необходимого уровня, а также сбор конденсата при необходимости.
Портальный робот 11 перемещается по рельсам 12 в продольном направлении, при этом термодатчик 14, установленный на щупе 15, перемещается в поперечном направлении по кран-балке 16 и опускаться или поднимается за счет устройства вертикальной подачи 17. Таким образом, термодатчик 14 имеет возможность фиксировать температуру по всему объему биогумуса, так происходит сбор сведений о температуре на различных участках зоны переработки сырья 7. Эта информация передается на блок управления 13 портального робота 11. После обработки полученные данные передаются из блока управления 13 в систему управления 18, которая управляет работой исполнительных устройств 3, 5, 6, 9. В результате определяются рациональная температура и объем сжатого воздуха, который необходимо подать на каждую линию трубопроводов 8 путем открытия необходимого распределительного электроклапана 9.
В процессе подачи воздуха в зону переработки сырья 7 производится повторный контроль температуры при помощи термодатчика 14. Если в какой-то части зоны переработки сырья 7 результат не был достигнут с первой попытки, система управления 18 подает сигнал и цикл повторяется.
После окончания процесса ферментации система управления подает сигнал на выгрузку готового продукта, которая производится через люк 20.
Заявляемое ферментерное устройство может быть использовано на протяжении всего технологического процесса переработки органических отходов от загрузки сырья до выгрузки готовой продукции.
Использование предлагаемого устройства по сравнению с имеющимися обеспечивает снижение трудоемкости процесса переработки органических отходов, повышает качество и скорость образования биогумуса, т.е. снижает процент брака, обеспечивает возможность мониторинга состояния процесса переработки и снижает риск неравномерности подачи воздуха в зону переработки сырья.