ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕТАНОВОГО СБРАЖИВАНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ С ПОЛУЧЕНИЕМ БИОГАЗА

Полезная модель относится к лабораторному оборудованию, а именно к установкам для исследования метанового сбраживания органической массы, например растительных и хозяйственных отходов, навоза, сточных вод и т.п., с получением экологически чистого органического удобрения и выработкой биогаза в лабораторных условиях.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является лабораторная установка для получения биогаза по патенту РФ №2368884, МПК G01N 1/22, 27/09/2009, содержащая колбу с плотно закрывающейся резиновой пробкой с отводной стеклянной трубкой и мягким баллоном для приемки газа. Колба выполнена в виде биореактора, представляющего собой стеклянный цилиндр с притертой крышкой. В нижней части цилиндра имеются стеклянный фильтр и патрубок для отвода образующегося биогаза, который последовательно соединен с адсорбером, ротаметром и пробоотборником для отбора проб биогаза для хроматографического анализа.
Недостатками данного технического решения являются низкая функциональность и эффективность моделирования технологического процесса из-за отсутствия нагревательных элементов в биореакторе, позволяющих ускорить процесс брожения биомассы, малоэффективной защиты от образования "корки" и отсутствия механизма интенсивного перемешивания биомассы, приводящее к образованию "застойных" зон, использования стекла в качестве материала для биореактора, что заметно увеличивает теплопотери через стенки и снижает качество работы метанобразующих бактерий.
Полезная модель направлена на решение задачи по созданию лабораторной установки для исследования метанового сбраживакия органических отходов с получением биогаза с расширенными функциональными возможностями, способной наглядно и эффективно отражать технологический процесс разложения биомассы, выделения биогаза, аккумулирование газа и его очистки.
Технический результат достигается тем, что в лабораторную установку для исследования метанового сбраживания органических отходов с получением биогаза, содержащую биореактор, соединенный с ресивером, согласно заявляемой полезной модели, введен гидрозатвор, соединенный с ресивером, а биореактор снабжен мешалкой, ручка которой герметично закреплена в крышке биореактора, и герметичной гильзой, выполненной из материала с высокой теплопроводностью и устойчивостью к биокоррозии, в полости которой установлен нагреватель, соединенный с автоматическим регулятором температуры, имеющим датчик, расположенный в биореакторе.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена заявляемая лабораторная установка для исследования метанового сбраживания органических отходов с получением биогаза.
Заявляемая лабораторная установка содержит биореактор 1, выполненный в виде алюминиевой цилиндрической емкости, мешалку 2, ручка которой герметично вмонтирована в крышку биореактора 1, штуцер 3 слива перебродившей биомассы органических отходов, нагреватель 4, установленный в полости герметичной гильзы 5, выполненной из материала с высокой теплопроводностью и устойчивостью к биокоррозии, датчик 6 температуры метанового сбраживания биомассы органических отходов, расположенный в биореакторе 1, обратный клапан 7, трубопроводы 8 для подачи биогаза, ресивер 9 для аккумулирования биогаза, гидрозатвор 10 для очистки биогаза, соединенный с ресивером 9, манометр 11 для измерения давления биогаза внутри ресивера, манометр 12 для измерения давления биогаза в гидрозатворе, штуцер 13 для залива воды в гидрозатвор, автоматический регулятор 14 температуры метанового сбраживания биомассы органических отходов, соединенный с датчиком 6 и нагревателем 4, вентили 15, штуцер 16 для слива аммиачной воды из гидрозатвора.
Лабораторная установка работает следующим образом.
В реактор 1 загружают измельченную биомассу органических отходов. Включают нагреватель 4, который нагревает воздух в гильзе 5, саму гильзу 5 и биомассу до необходимой для метанового сбраживания температуры. Датчик 6 температуры метанового сбраживания биомассы органических отходов фиксирует достижение биомассой температуры 32-37°С. Сигнал об этом подается на реле автоматического регулятора 14 температуры метанового сбраживания биомассы органических отходов, который в СВОЮ очередь отключает нагреватель 4 от сети. При остывании биомассы органических отходов до температуры ниже ЗГС автоматически происходит процесс включения нагревателя 4. Процесс дробления «корки», образующейся на биомассе, выполняют мешалкой, ручка которой герметично вмонтирована в крышку биореактора. Биогаз, выделившийся в процессе метанового сбраживания биомассы органических отходов, по трубопроводу 8 через обратный клапан 7 поступает в ресивер 9 для аккумулирования биогаза. На манометре 11 для измерения давления биогаза внутри ресивера 9 фиксируют момент его заполнения биогазом. Открывают вентиль 15 и биогаз поступает в гидрозатвор 10 (предварительно воду в гидрозатвор 10 заливают через штуцер 13). Биогаз, проходя через воду в гидрозатворе 10, проходит очистку от сложных аммиачных соединений. На манометре 12 для измерения давления биогаза в гидрозатворе 10 фиксируют момент его заполнения биогазом. Открывают вентиль 15 и биогаз по трубке поступает на пробоотборник (на чертеже не показан) для отбора проб биогаза для хроматографического анализа.
Заявляемая лабораторная установка для исследования метанового сбраживания органических отходов с получением биогаза отличается тем, что биореактор 1 лабораторной установки выполнен в виде алюминиевой цилиндрической емкости, внутри биореактора имеется нагреватель 4, установленный в герметичной гильзе 5, выполненной из материала с высокой теплопроводностью и устойчивостью к биокоррозии, процесс дроблеция «корки» выполняется мешалкой 2, ручка которой герметично вмонтирована в крышку биореактора 1, отвод биогаза осуществляется по трубопроводам в ресивер 9 - промежуточный сборник биогаза, а затем - в гидрозатвор 10, повышающий пожаробезопасность лабораторной установки, для очистки биогаза от примесей. Автоматизированное регулирование температуры подогрева биомассы органических отходов, подлежащих метановому сбраживанию, регулятором 14 позволяет минимизировать опасность работы с электричеством во время проведения лабораторных исследований.
Таким образом, использование заявляемой полезной модели позволит расширить функциональные возможности лабораторной установки за счет возможности наглядно и эффективно отражать технологический процесс разложения биомассы, выделения биогаза, аккумулирование газа и его очистки, сохраняя при этом высокую пожаробезопасность в эксплуатации и надежность работы.