СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ СБРОЖЕННОГО СТОКА И ПОЛУЧЕНИЯ ХИТИНСОДЕРЖАЩЕЙ БИОМАССЫ
METHOD AND APPARATUS FOR TREATING FERMENTED WASTES AND PRODUCING CHITIN CONTAINING BIOMASS

Изобретение относится к способам и устройствам очистки сточных вод животноводческих комплексов: свинокомплексов, ферм и птицефабрик, а именно к очистке жидких стоков, обработанных методом метанового сбраживания, с одновременным получением хитинсодержащей биомассы из личинок насекомых.
Развитие фермерских хозяйств в последнее десятилетие сопровождается применением биогазовых установок - метантенков, производящих биометан для бытовых нужд, отопления помещений, заправки автомобилей и тракторов. Получаемый при этом сброженный жидкий остаток (метановый эффлюент) обладает высокой экологичностью вследствие того, что во время анаэробного сбраживания органического сырья уничтожается патогенная микрофлора, подавляется активность находящихся в навозе семян сорных растений, питательные вещества навоза переходят в более доступную форму, нейтрализуется неприятный запах. Механическим фильтрованием сброженный эффлюент разделяют на твердую и жидкую фазы. Твердая фаза перерабатывается на удобрения. Настоящее изобретение позволяет расширить область применения метанового эффлюента путем получения из жидкого остатка очищенной воды и хитинсодержащей биомассы.
Известны способы очистки навозных стоков, предусматривающие механическую и биологическую очистку в пруду-накопителе, водорослевых прудах микроводорослями (а.с. СССР №1182007, С02F 3/32), рачковых прудах с помощью зоопланктона (а.с. СССР №1419981, С02F 3/32), ботанической площадкой с высшей водной растительностью (а.с. СССР №1837050, С02F 3/32). Эти способы не используют образующуюся высокую биомассу водорослей, зоопланктона, бентоса из-за трудоемкости их механического отделения, а большое накопление биомассы микроводорослей и зоопланктона вызывает вторичное загрязнение водоемов.
Известен способ биоочистки навозных стоков, включающий механическое осветление воды с последующей очисткой в водорослевом, рачковом, рыбоводном и чистой воды прудах (а.с. СССР №1824380, С02F 3/32, A01K 61/00), где после очистки в рачковом пруду стоки разделяют на поток фильтрата и поток биомассы рачков для дальнейшего использования в рыбоводстве.
Однако известный способ имеет следующие недостатки: значительная продолжительность биологической очистки в водорослевых и рачковых прудах - 50 и 60 суток соответственно, трудоемкость разделения потока ракообразных и потока фильтрата, невозможность применения способа для очистки метанового эффлюента.
Известен способ выращивания хитинсодержащей биомассы из личинок синантропной мухи по заявке на изобретение №95110608, опубликованной 27.03.1997 г., в котором свежеполученные яйца мух помещают в углубление под поверхностный слой питательного субстрата - свиного навоза или птичьего помета, где их выращивают в течение суток при 26-28°С до получения личинок; перегружают питательный субстрат с личинками в контейнер со свежим питательным субстратом, где выращивают их в течение трех-четырех суток при 26-28°С, переносят освобожденных от биомассы личинок в емкость на 12-18 ч для очистки их кишечного тракта и окукливания, затем куколок переносят в садки на 2-3 дня, где после вылета мух производят сбор пупарий (скорлупок), представляющих собой продукт хитин.
Недостатком данного способа являются:
- сложность и высокая стоимость способа, заключающаяся в нескольких переносах культивируемых личинок из одного контейнера в другой, а также в необходимости поддержания строгих температурных режимов для культивирования личинок;
- опасность проникновения патогенной микрофлоры, содержащейся в органических отходах животноводческих и птицеферм;
- невозможность разведения указанных личинок в сброженных метановых стоках, образующихся в метантенках.
Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа для способа и установки для очистки сброженного стока (метанового эффлюента) и получения хитинсодержащей биомассы, является техническое решение для биоочистки сточных вод по патенту РФ №1681483, опубликованному 20.04.1995.
Известный способ включает подачу сточной жидкости в резервуар, в котором размещена загрузка в виде сетевой мелкоячеистой дели с пучками субстрата из капроновых волокон для заселения микроорганизмами, находящимися в стоке и питающимися этими стоками; последующее заселение поверхности сетевой мелкоячеистой дели с пучками волокон микроорганизмами, поступающими со сточной жидкостью; вращение указанной загрузки в потоке сточной жидкости для повышения эффективности биоочистки; после чего производят отвод фильтрата и удаление полученной биомассы.
Известная установка включает искусственные емкости, устройство для подвода очищаемых стоков, фильтрующую загрузку для иммобилизации микроорганизмов, устройство для вращения загрузки, устройства для отвода фильтрата и сбора осевшей биомассы.
Недостатками данного способа являются:
- низкая эффективность, а также высокая стоимость способа очистки из-за необходимости утилизации осадка биомассы;
- низкая экологичность вследствие опасности проникновения в осадок биомассы патогенной микрофлоры, содержащейся в органических отходах животноводческих и птицеферм;
- невозможность применения способа для очистки жидких сброженных метановых стоков.
Недостатками данного устройства являются:
сложность изготовления и эксплуатации устройства вследствие необходимости применения вращающихся узлов, расположенных в химически-агрессивной среде, вследствие чего подверженных активной коррозии;
- невозможность применения устройства для очистки жидких сброженных метановых стоков с одновременным получением хитинсодержащей биомассы.
Задачей настоящего изобретения является создание простого, эффективного, экологичного и дешевого способа, а также установки для очистки метанового эффлюента (сброженного стока) и получения хитинсодержащей биомассы за счет совмещения процесса биоочистки метановых стоков с получением хитинсодержащей биомассы.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе очистки стоков, включающем подачу очищаемых стоков в искусственные емкости, их биоочистку, отвод фильтрата и удаление полученной биомассы, в соответствии с предлагаемым изобретением биоочистка осуществляется путем культивирования личинок мухи-журчалки от стадии свежеполученных яиц мух до стадии окукливания в очищаемом сброженном стоке, размещенном в искусственных сетчатых емкостях, дно и стенки которых покрыты фильтровальной тканью.
Поставленная задача решается также тем, что яйцекладка осуществляется в естественных условиях проживания мухи-журчалки в лотки со сброженным стоком, одорированным сероводородом, содержимое которых после яйцекладки вносится в искусственные сетчатые емкости, покрытые фильтровальной тканью, равномерно по их площади.
Поставленная задача решается также тем, что толщина слоя очищаемого сброженного стока в сетчатых емкостях поддерживается на уровне не более 30 см.
Поставленная задача решается тем, что в известной установке включающей искусственные емкости, устройства для подачи очищаемых стоков, отвода фильтрата и сбора биомассы, в соответствии с предлагаемым изобретением искусственные емкости выполнены с сетчатым дном и стенками, которые покрыты фильтровальной тканью.
Поставленная задача решается также тем, что искусственные емкости в поперечном сечении выполнены Ш-образными для создания дополнительных вертикальных стенок для выхода куколок.
Поставленная задача решается также тем, что устройство для подачи очищаемых стоков содержит трубопровод из перфорированных труб, расположенных на высоте не более 30 см над уровнем дна искусственных сетчатых емкостей.
Поставленная задача решается также тем, что искусственные емкости снабжены прозрачными крышками, выполненными с возможностью их открывания.
Поставленная задача решается также тем, что устройство для отвода фильтрата содержит выполненный под искусственными емкостями наклонный желоб.
Биоочистка жидких сброженных стоков или метанового эффлюента путем культивирования личинок мухи-журчалки позволяет простым, эффективным, дешевым и экологичным путем получать очищенную техническую воду и одновременно хитинсодержащую биомассу.
Сущность предлагаемого способа состоит в том, что непрерывности очищения стока и фильтрации очищенной воды через фильтр способствует активное движение личинок и поедание ими органической массы, предотвращающее заиливание фильтровальной ткани.
Муха-журчалка, или ильница, широко распространена на территории России, все лето встречается на цветах. Откладывает яйца в мелких водоемах с гниющим илом с запахом сероводорода. Окукливается на берегу. Такой жизненный цикл насекомого позволяет осуществить предложенный способ. При этом яйцекладку целесообразно осуществлять в естественных условиях проживания насекомых, что позволяет снизить денежные, материальные и трудовые затраты на создание установки и осуществление предлагаемого способа.
Для обеспечения жизнедеятельности личинок мухи глубина слоя очищаемых сброженных стоков (метанового эффлюента) не должна превышать 30 см.
Выполнение установки с искусственными емкостями с сетчатыми дном и стенками, покрытыми фильтровальной тканью, позволяет создать простую и дешевую установку, доступную в любом фермерском хозяйстве.
Выполнение установки в поперечном сечении Ш-образной позволяет создать дополнительные вертикальные стенки для выхода личинок «на сушу», откуда осуществляют их сбор любым доступным способом. Такое выполнение повышает эффективность и производительность установки.
Выполнение устройства для подачи стоков в виде перфорированных труб, расположенных на высоте не более 30 см от дна искусственных емкостей, позволяет автоматически поддерживать необходимый и достаточный уровень стоков в емкостях, а также упрощает эксплуатационное обслуживание установки.
Снабжение искусственных емкостей прозрачным открывающимися крышками облегчает процесс обслуживания установки и способствует созданию естественных условий для развития личинок мухи-журчалки.
Выполнение наклонного желоба для отвода фильтрата позволяет создать простую и эффективную установку.
Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена предлагаемая установка в поперечном сечении.
Установка для очищения сброженного стока и получения хитинсодержащей биомассы содержит искусственные емкости 1 с сетчатыми стенками и дном. Емкость 1 в поперечном сечении имеет Ш-образную форму. Дно и стенки емкости 1 покрыты фильтровальной тканью 2. На высоте не более 30 см расположены перфорированные трубы 3 для подачи жидких сброженных стоков 4 в искусственные емкости 1. Установка снабжена прозрачными крышками 5, выполненными с возможностью их открывания, а также наклонным лотком 6 для сбора фильтрата.
Осуществление предложенного изобретения предусматривает подачу сброженного стока (метанового эффлюента) 4 через перфорированные трубы 3 в искусственные емкости 1, выполненные сетчатыми и покрытыми фильтровальной тканью 2. В заполненную сброженным стоком 4 емкость 1 помещают свежеполученные яйца личинок мухи-журчалки и содержат их до окукливания и выползания куколок на вертикальные стенки емкости 1. По мере поедания органической массы личинками вода очищается и фильтруется через ткань. Убыль эффлюента в бассейне пополняется по трубам 3.
Искусственные емкости могут быть изготовлены, например, из строительной сетки с плоским дном. Поперечный разрез емкости имеет вид буквы «Ш». На дно и стенки емкости 1 укладывается фильтровальная ткань 2. Уровень очищаемой жидкости в лотке поддерживается не более 0,3 м. Высота бортика составляет 0,4-0,5 м. Ширина емкости для удобства обслуживания, может быть ограничена двумя метрами, длина емкости не ограничивается и выбирается с учетом необходимой производительности установки. Емкости 1 крепятся на каркасе, выполненном, например, из уголка 45×45 и деревянных реек, укладываемых на уголок. Установка может быть размещена в цилиндре, изготовленном из двух половин, выполненных, например, из прозрачного поликарбоната для инсоляции поверхности очищаемой жидкости. Верхняя половина цилиндра 5 к раме крепится на кронштейнах для ее подъема в процессе эксплуатации и технического обслуживания установки. Нижняя половина цилиндра 6 служит для сбора и удаления фильтрата и устанавливается на каркасе с уклоном к горизонту 0,5-1,0°.
Для подачи стока-эффлюента по длине емкости 1 в обе части Ш-образной емкости 1 укладываются две перфорированные трубы 3 диаметром, например, 50 мм. Верхний край труб располагается на уровне зеркала жидкости в емкости, а именно на уровне не более 30 см. Трубы 3 соединяются с емкостью для подачи очищаемого стока (не показана), в которой заданный уровень жидкости поддерживается автоматически. Количество отверстий на одном погонном метре в нижней части труб может быть, например, 10 штук, диаметром 20 мм. Внутренний объем над поверхностью жидкости вентилируется посредством устройства вентиляционных каналов: приточного и вытяжного.
Для привлечения мух-журчалок для откладки яиц устанавливаются переносные лотки, заполненные стоком-эффлюентом дополнительно одорированным сероводородом. Лотки размещаются на территории, которая обеспечит получение необходимого количества насекомых. После закладки яиц и/или появления личинок содержимое лотков отправляется в искусственные емкости 1 на окончательное выращивание личинок. Перед окукливанием личинки выползают на бортики емкости. Сбор куколок проводится периодически вакуумным отсосом в контейнер.