УСТРОЙСТВО ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ГАЗОВ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ В БИОРЕАКТОРАХ ПЕРЕРАБОТКИ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ

Полезная модель относится к сельскому хозяйству и, в частности, к установкам для утилизации газов, выделяющихся из биореакторов в процессе их работы.
3
Известно, что в процессе ферментации органических отходов в биореакторах с целью получения органического удобрения выделяется газовоздушная смесь, содержащая вредные газы, концентрация которых достигает больших значений, в частности по аммиаку до 1200 мг/м, что ухудшает экологическую обстановку в зоне размещения биоферментатора. Для утилизации выделяющегося аммиака предложен способ конденсации паров аммиака с последующим использованием аммиачной воды в качестве жидкого удобрения для непосредственного использования в качестве удобрения почвы или для обогащения азотом торфа при производстве торфоаммиачных компостов. [Никольский А.Е. Повышение эффективности процесса производства органических удобрений из отходов животноводства аэробной ферментацией в установках закрытого типа путем разработки технологий и технических средств утилизации газовых выбросов. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. - С-Пб. 2001 г. С.158-161].
Недостатками известного решения утилизации газовоздушной смеси после биореактора являются:
- предложена технология утилизации только аммиака;
- в устройстве осуществляется не полная утилизация аммиака, а лишь в пределах 50%;
- получаемая аммиачная вода имеет низкую концентрацию аммиака, что снижает эффективность применения ее в качестве жидкого удобрения, кроме того такую технологию можно применять только в период обработки почвы, в другие периоды воду необходимо хранить, что осложняет и удорожает производство.
- использование получаемой аммиачной воды для обогащения торфа азотом нерационально, так как осложняется технология процесса.
Известно устройство для переработки отходов птицеводства в биореакторе (патент на изобретение SU №1709902 A3, C05F 3/00, 3/06). Способ сушки и кондиционирования куриного помета и устройство для его осуществления, содержащее снабженный средством для поселения микроорганизмов реактор, в верхней части которого установлен загрузчик исходного воздуха, и сушилку, к боковой и торцевой стенкам которой подсоединены соответственно подводящий и отводящий воздуховоды. Реактор совмещен с сушилкой и выполнен в виде закрытого цилиндрического резервуара, а средство для поселения микроорганизмов состоит из имеющих в плане форму звезды опорных элементов, к которым эластично посредством вибратора подвешены размещенная с зазором относительно стенки резервуара воздухопроницаемая камера, образованная двумя соосными цилиндрическими оболочками, и расположенные между ними тросы, на которых неподвижно закреплены друг над другом сформированные элементы-носители микроорганизмов, при этом отводящий воздуховод подведен через днище резервуара к внутренней оболочке, имеющей закрепленный в ней теплообменник, а загрузчик исходного продукта выполнен в виде распределительного лотка, который установлен с возможностью поворота относительно оси резервуара.
В известном устройстве газовоздушная смесь после биореактора пропускается через компактный торфяной фильтр, с целью очистки газовоздушной смеси от газов, образующихся в процессе биоферментации. При этом предусмотрена периодическая промывка компактного торфяного фильтра с отводом отработанной воды. Предусмотрена также периодическая замена торфа в фильтре с последующим добавлением его в свежий обрабатываемый материал.
К недостаткам известного устройства можно отнести:
- при промывке фильтра водой возникает проблема утилизации промывочной воды, содержащей утилизируемые вещества;
- добавление использованного торфа в исходный материал соответственно увеличивает выход газов после ферментации такой смеси, то есть утилизации обрабатываемых газов не происходит;
- небольшой объем фильтра и содержащегося в нем поглощающего вещества, то есть торфа, вызывает необходимость в частой промывке фильтра или замену торфа, что осложняет технологический процесс и увеличивает трудозатраты.
Известен способ очистки отходящих газов от комплекса дурнопахнущих веществ (патент РФ №2180216 C1, B01D 53/02, B01J 20/24), пропускаемых через биофильтр с сорбционным материалом.
3
2
Для осуществления процесса использована конструкция биофильтра, который представляет собой корпус цилиндрической формы, выполненный из коррозионно-стойкого материала высотой 1,4 м и диаметром 0,20 м. Равномерность распределения газового потока (расход воздуха из расчета 100 м/час на 1 м площади) по объему достигается за счет дренажного слоя гравия и металлической сетки с диаметром отверстий 1 мм. При этом во всей системе создается необходимая разность концентраций, являющаяся движущей силой процесса адсорбции. В качестве сорбционных материалов используют отходы целлюлозно-бумажной (скоп-отход целлюлозно-бумажного производства в виде осадков, содержащих волокно, мелкую кору и каолин) и деревообрабатывающей промышленности (опил, кора деревьев лиственных или хвойных пород), которые укладывают слоями с учетом их функциональных свойств: в качестве функционального слоя, генерирующего аммиак, необходимый для эффективной очистки от сероводорода, используют слой, состоящий из щепы мелкой лиственных пород. Слой щепы укладывают в начале газового потока или на входе в биофильтр с тем, чтобы увеличить время контакта образующегося аммиака с потоком очищаемых отходящих газов:
щепа мелкая - опил - скоп - кора.
Недостатками известного решения очистки отходящих газов являются:
- сложность конструкции биофильтра;
- усложненный способ укладки сорбирующих материалов в корпус биофильтра;
- недостаточный объем биофильтра для использования известного способа при значительных объемах переработки органических веществ;
- необходимость периодической смены сорбирующих материалов с последующей закладкой их на компостирование;
- известное решение обуславливает повышенные трудозатраты на обеспечение предложенной технологии.
Задачей предложенной полезной модели является обеспечение процесса утилизации газов, выделяющихся из биореактора переработки органических отходов с превращением их в органическое удобрение с меньшими трудозатратами, и одновременным получением компоста в больших штабелях.
Поставленная задача решается за счет того, что устройство для утилизации газов, образующихся в биореакторах переработки органических отходов, содержит биологически активный сорбционный материал, в качестве сорбционного материала используется торф, сформированный в штабель, внутри которого расположен воздуховод равномерной раздачи газовоздушной смеси, соединенный другим концом с нагнетательным воздуховодом, присоединенным к вентилятору, соединенному через всасывающий воздуховод с биореактором.
Новые существенные признаки:
1. В качестве сорбционного материала использован торф, сформированный в штабель.
2. Внутри штабеля расположен воздуховод равномерной раздачи газовоздушной смеси.
3. Другой конец воздуховода раздачи газовоздушной смеси соединен с нагнетательным воздуховодом.
4. Нагнетательный воздуховод через вентилятор соединен с всасывающим воздуховодом, соединенным с биореактором.
Перечисленные новые существенные признаки, в совокупности с известными, необходимы и достаточны для достижения технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Технический результат заключается в том, что:
- соединение воздуховода газовоздушной смеси после биореактора посредством вентилятора с объемом штабеля торфа обеспечивает нагнетание уходящей газовоздушной смеси внутрь штабеля;
- наличие внутри штабеля торфа воздуховода равномерной раздачи воздуха, обеспечивает равномерную подачу газовоздушной смеси внутрь этого штабеля торфа по всему его объему;
- нагнетание газовоздушной смеси внутрь штабеля торфа обеспечивает сорбирование торфом всех компонентов газовоздушной смеси, что исключает загрязнение наружной атмосферы, обеспечивает образование качественного торфоаммиачного компоста;
- применение штабеля торфа обеспечивает процесс утилизации газовоздушной смеси длительный период, что позволяет использовать полученный компост в нужный период по агротехнической технологии.
На фигуре 1 изображена схема устройства для утилизации газов, образующихся в биореакторах переработки органических отходов.
Устройство для утилизации газов, образующихся в биореакторах переработки органических отходов включает всасывающий трубопровод 1, соединенный с биореактором (на фиг. не показан) с одной стороны, а с другой с всасывающим отверстием вентилятора 2, нагнетательный воздуховод 3, распределительный воздуховод 4 с приточными отверстиями 5 и расположенного внутри штабеля торфа 6.
Устройство для утилизации газов, образующихся в биореакторах переработки органических отходов, работает следующим образом. Газовоздушная смесь, содержащая вредные газы из биореактора, по всасывающему трубопроводу 1 посредством нагнетательного воздуховода 3 через распределительный воздуховод 4 с приточными отверстиями 5 подается в массу штабеля торфа большего объема 6. Торф обладает пористой структурой, газовоздушная смесь, содержащая вредные газы, поданная через приточные отверстия 5 в массу торфа, распределяется по штабелю торфа 6. Торф обладает большой способностью к поглощению газов и, в частности, аммиака. В результате обработки аммиаком штабелей торфа 6 длительный период, образуется торфоаммиачный компост, являющийся высококачественным органическим удобрением. Сорбированные газы (аммиак) вступают в агрохимическое взаимодействие с торфом с образованием компоста, при этом выделение вредных газов в окружающую атмосферу не происходит. Компостирование исходных ингредиентов в большом штабеле торфа длительный период времени обуславливает образование высококачественного компоста. После созревания компоста, он используется как органическое удобрение почвы.