БИОГАЗОВАЯ УСТАНОВКА С ДОЗИРОВАННЫМ СВЧ-НАГРЕВОМ
BIOGAS APPARATUS WITH METERED MICROWAVE HEATING

Изобретение относится к области биотехнологии и биоэнергетики и может быть использовано при утилизации отходов животноводческих хозяйств, а также для получения биогаза. Известна установка для утилизации навоза последовательно пофазным анаэробным сбраживанием разжиженных органических отходов, состоящая из предварительного резервуара для удобрения, теплообменников «удобрение/удобрение» и «вода/удобрение», бродильного чана, аппарата для десульфуризации биогаза, сборника биогаза, генератора электрического тока напряжением 380 В с водяным охлаждением и камер для навоза (RU №2297395, C02F 11/04, 2006).
Недостатком установки является длительность процесса сбраживания, из-за разделения на отдельные секции стадий сбраживания.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому является 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, C2, 2009 - прототип).
Технический результат изобретения заключается в достижении равномерного разогрева по всему объему биореактора.
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 имеется устройство с дозированным СВЧ-нагревом 13 с частотой излучения 2450 МГц, перемешивающие устройства 14, работающие от электроприводов 15, 16. Биогазовая установка снабжена манометрами 17, 18, термодатчиком 19, pН-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 дозированным СВЧ-нагревом заключается в том, что подготовленная для сбраживания масса поступает в первую секцию 10 (психрофильную с диапазоном температур 8…25°C) 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°C) камеры, 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°C) с частотой перемешивания биомассы 1 раз а час продолжительностью 10 мин и со скоростью вращения перемешивающих устройств 51…60 об/мин. Сбраживаемая биомасса подогревается устройством дозированного СВЧ-нагрева в центральной секции до температуры 55°C, которая контролируется термодатчиками 13 нижнего и верхнего уровня. СВЧ-излучатель частотой излучения 2450 МГц способствует дозированному равномерному прогреву реактора, тем самым увеличивая выход биогаза с поверхности метантенка. Перемешивание осуществляется периодически 2…3 раза в сутки при помощи перемешивающих 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.
Конструкция предложенной установки обеспечивает равномерный разогрев по всему объему реактора.