КОМБИНИРОВАННЫЙ БИОРЕАКТОР

Полезная модель относится к области переработки органических бытовых и производственных отходов путем анаэробного сбраживания и может быть использовано на предприятиях пищевой промышленности.
Известны устройства переработки органических отходов в специальных аппаратах, метатенках, в которых происходит анаэробное сбраживание органического отхода (А.С.Тимонин "Инженерно экологический справочник". Т.3. Калуга, изд. Н.Бочкаревой, 2003 - 1024 с, рис.3.11, стр.697) - [1]. Основным недостатком подобных конструкций является необходимость предварительного измельчения органических отходов перед подачей в реактор - метатенк.
Известен бытовой метатенк (патент №2098481, С12М 1/00, опубл. 10.12.1997) - [2], содержащий корпус с перегородками камер кислого, нейтрального, щелочного, метанового брожения, размещенное между патрубками загрузки и выгрузки сред перемешивающее устройство, включающее приводной вал с лопастями и теплообменное устройство термостатирования процесса брожения. Теплообменное устройство выполнено в виде концентрично установленных вне корпуса внешней и внутренней труб, причем внешняя выполнена с расширительным сосудом в верхней части и ее внутренняя полость сообщена с погружным водяным нагревателем, размещенным во внутренней полости корпуса метатенка, а внутренняя труба снабжена сеткой, под которой размещена горелка, сообщенная с патрубком отвода биогаза из газовой полости метатенка через гидравлический затвор, а над сеткой размещена засыпка из железных стружек, причем вверху внутренняя труба сообщена с атмосферой помещения, в котором установлен метатенк. Данное устройство принято за прототип.
Недостатки прототипа следующие: измельчение органических отходов в перемешивающем устройстве происходит некачественно, т.к. только незначительная часть веществ попадает в зазор между выступами и лопастями, а основная часть только вращается между лопастями, не измельчаясь. Вследствие этого, перфорированное днище быстро забивается, и органические отходы перестают попадать в зоны брожения. Для возобновления процесса в реакторе необходимо периодически очищать перфорированное днище, кроме того, для обеспечения перемешивания смеси в растворе его необходимо периодически вручную встряхивать.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель - повышение эффективности работы реактора и обеспечение непрерывности процесса.
Технический результат достигается тем, что в комбинированном биореакторе, содержащем корпус с перегородками, образующими камеры подачи, кислого, щелочного, нейтрального и метанового брожения, патрубки загрузки и выгрузки сред, систему подогрева, привод с перемешивающим устройством, новым является то, что перемешивающее устройство представляет собой двухступенчатый шнек, шнек подачи и шнек уплотнения, на валу которого после каждой ступени шнека закреплены ножи в паре с неподвижными перфорированными дисками с образованием зон крупного и мелкого измельчения.
В комбинированном биореакторе шнек уплотнения выполнен коническим и установлен в коническом корпусе в зоне мелкого измельчения.
В зоне камеры кислого брожения на валу закреплены перемешивающие лопасти.
В камере нейтрального брожения установлено перемешивающее устройство в виде лопастей, закрепленных на валу, который вместе с валом камеры подачи смеси связан через редуктор с общим приводом.
Патрубок загрузки имеет поршень.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется на чертеже, где
1 - корпус, 2 - неподвижный нож мелкого измельчения, 3 - подвижный нож мелкого измельчения, 4 - конический корпус камеры уплотнения, 5 - шнек уплотнения, 6 - вал камеры подачи смеси, 7 - неподвижный нож крупного измельчения, 8 - подвижный нож крупного измельчения, 9 - шнек подачи смеси, 10 - патрубок загрузки, 11 - поршень, 12 - крышка патрубка загрузки, 13 - привод вращения, 14 - система шестерен (редуктор), 15 - вал камеры нейтрального брожения, 16 - крышка корпуса, 17 - патрубок отвода биогаза, 18 - гидрозатвор, 19 - патрубок раздачи биогаза потребителю, 20 - нагревательный блок, 21 - лопасти смесителя камеры нейтрального брожения, 22 - патрубок выгрузки, 23 - перегородки камер, 24 - нагреватель камер, 25 - лопасти камеры кислого брожения, 26 - камера подачи смеси, 27 - камера кислого брожения, 28 - камера нейтрального брожения, 29 - камера щелочного брожения, 30 - камера метанового брожения.
Комбинированный биореактор представляет собой корпус 1 с перегородками камер 23, которые образуют камеру подачи смеси 26, камеру кислого брожения 27, камеру нейтрального брожения 28, камеру щелочного брожения 29 и камеру метанового брожения 30. Камера подачи 26 оборудована патрубком загрузки 10 с крышкой 12, в котором установлен поршень 11, имеющий возможность перемещения по патрубку загрузки 10.
Камера подачи смеси 26 имеет две зоны - зону подачи смеси со шнеком подачи 9 и зону уплотнения смеси со шнеком уплотнения смеси 5, расположенными на одном валу 6. На этом же валу 6 в зоне камеры кислого брожения 27 закреплены лопасти 25.
На валу 6 в зоне подачи смеси после шнека 9 установлен подвижный нож крупного измельчения 8 в паре с неподвижным ножом крупного измельчения 7, а в зоне уплотнения смеси после конического шнека 5 установлен подвижный нож мелкого измельчения 3 в паре с неподвижным ножом мелкого измельчения 2.
В камере нейтрально брожения 28 имеется смеситель в виде лопастей 21, закрепленных на валу 15, который проходит через камеры щелочного брожения 29 и метанового брожения 30. Валы 6 и 15 соединены через редуктор 14 с общим приводом 13. В верхней части камеры метанового брожения 30 имеется патрубок отвода биогаза 17, соединенный с гидрозатвором 18, в котором находится патрубок раздачи биогаза потребителям 19. Вне корпуса 1 имеется нагревательный блок 20, с которым соединен нагреватель камер 24. В нижней части корпуса имеется патрубок выгрузки 22.
Заявляемая полезная модель работает следующим образом.
В корпус 1 через патрубок загрузки 10 при снятой крышке 12 с поршнем 11 загружаются органические отходы, которые попадают в камеру подачи смеси 26 до полного его заполнения, после чего крышка 12 с поршнем 11 закрывается. При вращении вала 6 камеры подачи смеси от привода 13 начинает вращаться шнек подачи смеси 9, который подает смесь в пространство между подвижным 8 и неподвижным 7 ножами крупного измельчения. Измельченная смесь попадает в зону уплотнения, где перемещается шнеком уплотнения 5 в пространство между подвижным 3 и неподвижным 2 ножами мелкого измельчения. После мелкого измельчения смесь попадает последовательно в камеру кислого брожения 27, нейтрального брожения 28, щелочного брожения 29 и метанового брожения 30. В камерах кислого брожения 27 и нейтрального брожения 28 имеются лопасти 25 и 21, обеспечивающие перемешивание смеси и приводимые во вращение от привода 13 через редуктор 14. Выделяющийся биогаз отводится через патрубок отвода 17 и через гидрозатвор 18, и от патрубка 19 поступает потребителю. Для поддержания необходимой температуры в нижней части корпуса в зоне камер кислого 27 и нейтрального 28 брожения установлен нагреватель камер 24, питающийся теплоносителем от нагревательного блока 20. Отработанную сбродившую массу отводят через патрубок 22.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет повысить эффективность работы биореактора и обеспечить непрерывность процесса и удобство в эксплуатации.