БИОГАЗОВАЯ УСТАНОВКА С РАВНОМЕРНЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ СВЧ ЭНЕРГИИ

Полезная модель относится к области биотехнологии и биоэнергетики и может быть использована при утилизации отходов животноводческих хозяйств, а также для получения биогаза.
Известна биогазовая установка, включающая биореактор, содержащий три концентрично расположенные цилиндрические секции, наружную для проведения мезофильной стадии анаэробного сбраживания, среднюю для промежуточной стадии и центральную для термофильной стадии анаэробного сбраживания, а также трубопровод подачи исходной биомассы в наружную секцию, трубопровод для отвода полученного удобрения из нижней части центральной секции и систему отбора биогаза из секций. Наружная и средняя секции сообщаются в нижней части, а средняя и центральная в верхней. Центральная часть снабжена теплообменником для нагревания сбраживаемой массы, а наружная секция перемешивающим устройством в виде крыльчатки (RU №2404240, С2, 2009).
Недостатком установки является неравномерность разогрева биомассы по всему объему биореактора, что приводит к длительности процесса сбраживания.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому является биогазовая установка с дозированным СВЧ-нагревом, характеризующаяся тем, что состоит из биореактора, имеющего три концентрично расположенных цилиндрических емкости: наружную для проведения психрофильной стадии анаэробного сбраживания биомассы, среднюю для мезофильной стадии сбраживания и центральную для термофильной стадии анаэробного сбраживания, снабженную устройством дозированного СВЧ-нагрева с частотой излучения 2450 МГц, транспортера, емкости для подготовки исходного сырья, трубопровода подачи подготовленной массы, насоса для подачи сырья, трубопровода отвода полученного шлама из центральной секции, емкости под отработанный субстрат, и систему очистки, сбора, хранения и переработки биогаза, при этом наружная и средняя секции сообщаются в нижней части, а средняя и центральная - в верхней части, причем наружная и центральная секции снабжены лопастными перемешивающими устройствами (RU №2490322, C1, 2013 прототип).
Недостатком установки является то, что в зоне нагрева одним устройством дозированного СВЧ-нагрева наблюдается неравномерный нагрев, а где-то и перегрев биомассы, что приводит к гибели микроорганизмов.
Технический результат изобретения заключается в достижении равномерного распределения СВЧ энергии по всему объему биореактора, за счет введения устройств дозированного СВЧ-нагрева.
Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг.1). Биогазовая установка содержит емкость для загрузки и подготовки исходного сырья 1, снабженную ленточным транспортером 2, насосом для подачи сырья 3, перемешивающим и измельчающим устройством 4, которое приводится в действие электроприводом 5. Также имеется емкость под щелочь 6 и активатор процесса 7 и запорный электромагнитный клапан 8. Биореактор 9 состоит из секции психрофильного сбраживания 10, секции мезофильного сбраживания 11 и секции термофильного сбраживания 12, а также имеются устройства дозированного СВЧ-нагрева 13 с частотой излучения 2450 МГц, перемешивающие устройства 14, работающие от электроприводов 15, 16. Биогазовая установка снабжена манометрами 17, 18, термодатчиком 19, pH датчиком 20, насосом для откачки сырья 21, газгольдером 22, газовым счетчиком 23, электрокотлом 24, газовым котлом 25, терморегулятором 26, счетчиком воды 27, емкостью под отработанный субстрат 28, запорного электромагнитного аварийного электроклапана 29, который срабатывает при превышении уровня биомассы в биореакторе. Соединение с отдельными от биореактора емкостями происходит посредством трубопроводов.
Принцип работы трехстадийного биореактора биогазовой установки с равномерным распределением СВЧ энергии заключается в том, что подготовленная для сбраживания масса поступает в первую секцию 10 (психрофильную с диапазоном температур 8…25°С) биореактора. Перемешивание в данной камере при помощи мешалок 14 осуществляется частотой 1 раз в сутки час с продолжительностью 10 мин., и со скоростью вращения мешалок 24…33 об/мин. Затем биомасса по принципу сообщающихся сосудов перемещается во вторую секцию 11 (мезофильную с диапазоном температур - 25…40°С) камеру, в которой перемешивание осуществляется частотой 1 раз в 2 часа, с продолжительностью 10 мин. и со скоростью вращения перемешивающих устройств 42…51 об/мин; и третью секцию 12 (термофильную с диапазоном температур - 40…55°С) частотой перемешивания биомассы 1 раз в час продолжительностью 10 мин и со скоростью вращения перемешивающих устройств 51…60 об/мин. Сбраживаемая биомасса подогревается устройствами дозированного СВЧ-нагрева в центральной секции до температуры 55°С, которая контролируется термодатчиками 13 нижнего и верхнего уровня. Перемешивание осуществляется периодически 2…3 раза в сутки при помощи перешивающих устройств 14. Выделяющийся биогаз собирают и хранят в газгольдере 22, сжигают в газовом котле 24 и поставляют потребителю. Получившийся в процессе сбраживания шлам поступает в емкость 28 для дальнейшей переработки.
Центральная секция снабжена устройствами дозированного СВЧ-нагрева, расположенными равномерно, как показано на фиг.1, с возможностью попеременного включения для поддержания температуры, необходимой для проведения стадии анаэробного сбраживания. При расчете количества устройствами дозированного СВЧ-нагрева и времени включения необходимо учитывать их мощность, объем биореактора, диэлектрическую проницаемость биомассы, глубину проникновения волн, частоту излучения.
Конструкция предложенной установки обеспечивает равномерное распределение СВЧ энергии по всему объему биореактора.