Файл: Фомичёва Елена Викторовна (RU) (73) Патентообладатель(и) Мохов Виктор Валентинович (RU), Фомичёва Елена Викторовна (RU) (54) способ анаэробной переработки органических отходов и установка для его осуществления (57) реферат.pdf

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(19)
RU
(11)
2 315 721
(13)
C1
(51) МПК
C02F 3/28
(2006.01)
C02F 11/04
(2006.01)
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) За вка: 2006110378/15, 03.04.2006
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
03.04.2006
(45) Опубликовано: 27.01.2008 Бюл. № 3
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: US 6663777 A1, 18.09.2003. SU 1581706
A1, 30.07.1990. SU 1673539 A1, 30.08.1991. SU
1699962 A1, 23.12.1991. RU 2040515 C1,
25.07.1995. SU 1585299 A1, 15.08.1990. SU
1451103 A1, 15.01.1989. SU 1437355 A1,
15.11.1988. SU 1247354 A1, 30.07.1986.
Адрес дл переписки:
603139, г.Нижний Новгород, а/ 84, В.А. Шмырову
(72) Автор(ы):
Мохов Виктор Валентинович (RU),
Фомичёва Елена Викторовна (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Мохов Виктор Валентинович (RU),
Фомичёва Елена Викторовна (RU)
(54)
СПОСОБ АНАЭРОБНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ И УСТАНОВКА ДЛЯ
ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
(57) Реферат:
Изобретение может быть использовано в области сельского хоз йства и топливной энергетики дл переработки органических отходов,
например навоза, птичьего помета. Установка анаэробной переработки органических отходов содержит анаэробный биореактор с основным нагревателем биомассы, систему подачи исходного сырь , систему удалени биогаза с вакуум- насосом, систему удалени жидкого органического удобрени и систему управлени технологическим процессом. Анаэробный биореактор выполнен в виде герметично закрытой емкости, разделенной с помощью вертикальных перегородок: перегородки - теплообменника, установленного по высоте от дна корпуса биореактора до зеркала жидкости в биореакторе, и набора из шести переливных перегородок на четыре гидравлически сообщенных между собой секции. Перва - загрузочна секци соединена с системой подачи исходного сырь .
Втора секци - подготовительна , треть секци - промежуточна и четверта - сливна , сообщенна с системой удалени жидкого органического удобрени . Ко входу системы подачи исходного сырь подсоединена система подготовки исходного сырь , выполненна в виде емкости дл приема сырь , оснащенной устройствами дл измельчени , перемешивани и смешени исходной биомассы с переброженным шламом и ее предварительного нагрева. Анаэробный биореактор оснащен устройством интенсивного перемешивани биомассы, выполненным в виде двух насосов, установленных снаружи корпуса анаэробного биореактора. Технический результат:
повысить производительность процесса, увеличить количество производимого биогаза и жидкого органического удобрени , обеспечить экологическую чистоту и высокую надежность работы. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Страница: 1
RU
RU
2
3
1
5
7
2
1
C
1
1
C
1
2
7
5
1
3
2
U
R

Страница: 2
RU
2
3
1
5
7
2
1
C
1
1
C
1
2
7
5
1
3
2
U
R

RUSSIAN FEDERATION
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(19)
RU
(11)
2 315 721
(13)
C1
(51) Int. Cl.
C02F 3/28
(2006.01)
C02F 11/04
(2006.01)
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2006110378/15, 03.04.2006
(24) Effective date for property rights: 03.04.2006
(45) Date of publication: 27.01.2008 Bull. 3
Mail address:
603139, g.Nizhnij Novgorod, a/ja 84, V.A. Shmyrovu
(72) Inventor(s):
Mokhov Viktor Valentinovich (RU),
Fomicheva Elena Viktorovna (RU)
(73) Proprietor(s):
Mokhov Viktor Valentinovich (RU),
Fomicheva Elena Viktorovna (RU)
(54)
METHOD OF THE ANAEROBIC REPROCESSING OF THE ORGANIC WASTES AND THE
INSTALLATION FOR THE METHOD REALIZATION
(57) Abstract:
FIELD: agriculture; fuel energetics; methods and the devices for the anaerobic reprocessing of the organic wastes.
SUBSTANCE: the invention is pertaining to the field of agriculture and the fuel energetics and may be used for reprocessing of the organic waste, for example, the manure, the poultry manure. The installation of the anaerobic reprocessing of the organic wastes contains the anaerobic bioreactor with the main heater of the biomass, the system of feeding of the source crude manure, the system of the biogas withdrawal equipped with the vacuum pump, the system of withdrawal of the liquid organic fertilizer and the system of control over the production process. The anaerobic bioreactor is made in the form of the hermetically closed container divided by means of vertical partitions into four hydraulically connected among themselves sections including the partitions of the heat exchanger mounted in height from the bioreactor body bottom up to the mirror of the liquid in the bioreactor,
and the set of six overflow partitions. The first of the four hydraulically connected among themselves sections is the loading section is connected to the source crude manure supply system. The second section is the preparatory section, the third section is the intermediate section and the fourth section is the over-flow section connected with the system of removal of the liquid organic fertilizer. The inlet of the supply system of the source crude manure is connected to the system of preparation of the source crude manure, which is made in the form of the tank for reception of the raw equipped with devices for comminution, agitation and mixing of the initial biomass with the overfermented slime and its preliminary heating. The anaerobic bioreactor is equipped with the device of the intensive stirring of the biomass, which is made in the form of two pumps mounted outside the body of the anaerobic bioreactor. The technical result of the invention is the increased productivity of the production process, the increased output of the produced biogas and the liquid organic fertilizer, the ensured ecological purity of the production and the high reliability of operation of the installation.
EFFECT: the invention ensures the increased productivity of the production process and the output of the produced biogas and the liquid organic fertilizer, the improved ecological protection, the high reliability of operation of the installation.
3 cl, 4 dwg
Страница: 3
EN
RU
2
3
1
5
7
2
1
C
1
1
C
1
2
7
5
1
3
2
U
R

Страница: 4
RU
2
3
1
5
7
2
1
C
1
1
C
1
2
7
5
1
3
2
U
R

RU 2 315 721 C1
Изобретение относитс к области сельского хоз йства и топливной энергетики, а более конкретно - к способам и устройствам дл переработки различных жидких органических отходов, например навоза, птичьего помета и т.п., в биогаз (газообразное органическое топливо) и жидкое органическое удобрение.
Известны различные способы и установки дл переработки органических отходов в экологически чистые и полезные вещества, например в удобрени и биогаз (см. а.с. СССР
№785231, C02F 11/04, 1978, а.с. СССР №1247354, C02F 11/04, 1984, а.с. СССР №1437355,
C02F 03/28, 1987, а.с. СССР №1451103, C02F 11/04, 1986, а.с. СССР №1585299, C02F
03/28, 1988, патент РФ №2040515, C05F 03/06, 1993 и др.). Как показала практика, все эти способы и установки из-за р да своих технологических и конструктивных особенностей недостаточно эффективны дл современных требований.
Наиболее близким техническим решением к за вл емому способу по технической сущности и достигаемому результату от его использовани вл етс известный способ анаэробной переработки органических отходов по патенту США №6663777, C02F 3/28,
2003, заключающийс в том, что сначала влажную органическую биомассу подают в узел сбраживани , состо щий из двух анаэробных биоректоров, в каждом из которых присутствуют анаэробные бактерии, обеспечивающие сбраживание влажной биомассы
(при этом используютс слабые культуры микроорганизмов), причем в первом анаэробном биореакторе (концентраторе) происходит накопление мезофильной и термофильной культур, которые и осуществл ют сбраживание, а во втором анаэробном биореакторе обеспечивают циклическое изменение давлени от 0,5 атм (вакуума) до атмосферного и выше (1,5 атм). Процесс провод т при температуре 35 град.С.
В процессе обработки исходной биомассы обеспечивают ее технологическое перемещение без интенсивного перемешивани , а именно перемещение влажной биомассы из первого биореактора во второй и возврат биомассы из второго анаэробного биореактора в первый анаэробный биореактор. При этом производитс продувка биогазом сбраживаемой смеси, так называема "газова пластификаци ".
На прот жении всего процесса из обоих анаэробных биореакторов производ т отбор биогаза и органического удобрени .
Весь процесс управл етс программируемым компьютером, в который заложена база данных по сбраживанию различных по составу биомасс при различных услови х.
Программа позвол ет выбирать оптимальные параметры технологического процесса дл обеспечени максимального выхода биогаза.
Данный способ хот и позвол ет получать биогаз из влажной органической биомассы,
однако, он обладает р дом существенных недостатков.
Во-первых, выход биогаза затруднен из-за образовани корки на поверхности биомассы внутри каждого анаэробного биореактора, что снижает производительность процесса.
Во-вторых, производительность процесса по биогазу существенно ограничена из-за плохого массообмена, который св зан с недостаточным перемешиванием органической биомассы внутри реактора и небольшим путем прохождени частиц биомассы внутри каждого анаэробного биореактора.
В-третьих, процесс сбраживани в известном способе провод т при невысокой температуре, что снижает степень конверсии органического вещества, а следовательно,
снижает производительность процесса.
В-четвертых, как показала практика, используемые в известном способе различные переменные сочетани параметров процесса по давлению и температуре вл ютс неоптимальными.
В-п тых, примен емый в известном способе основной температурный режим (при температуре 35 град.С) не обеспечивает полное уничтожение патогенной микрофлоры и тем самым не обеспечивает экологическую чистоту процесса и санитарные, а следовательно, потребительские качества удобрени .
В-шестых, применение бедной ординарной смешанной культуры анаэробов, постепенно выращиваемой в первом биореакторе, не позвол ет быстро достичь максимального
Страница: 5
DE
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

RU 2 315 721 C1
выхода биогаза и поддерживать его на всем прот жении работы установки.
В-седьмых, пластификаци сбраживаемой массы биогазом (т.е. его избыток) по законам химической кинетики должна сдвигать равновесие суммы химических реакций разложени в сторону исходных продуктов, таким образом снижа степень конверсии и эффективность процесса как по биогазу, так и по удобрению.
Задачей, на решение которой направлено за вл емое изобретение, вл етс расширение арсенала уже имеющихс технических средств определенного назначени ,
св занных с повышением эффективности процесса производства биогаэа и жидкого органического удобрени из исходной влажной органической биомассы.
Данна задача решаетс с помощью технического результата от использовани предлагаемого изобретени , заключающегос в существенном повышении производительности и в обеспечении экологической чистоты процесса, в существенном увеличении количества производимого биогаза, а также в получении высококачественного жидкого органического удобрени по непрерывному циклу.
Указанный результат достигаетс тем, что в известном способе анаэробной переработки органических отходов, заключающемс в том, что в анаэробный биореактор помещают влажную предварительно подготовленную органическую биомассу с анаэробными бактери ми (закваской) и обеспечивают ее сбраживание с нагреванием, при этом из анаэробного биореактора производ т отбор биогаза и жидкого органического удобрени ,
причем управление процессом осуществл ют с помощью программируемого компьютера,
во-первых, всю исходную биомассу предварительно измельчают и перемешивают, а также смешивают с переброженным шламом дл дополнительного осеменени и предварительно нагревают, после чего ее помещают в анаэробный биореактор,
разделенный на секции (например, на четыре секции, как в нижеописанном примере реализации способа, хот количество секций может быть и другим), и интенсивно перемешивают в течение всего процесса с периодичностью несколько раз в час в соответствии с заложенной в компьютер программой,
во-вторых, анаэробный биореактор герметизируют и создают в нем посто нный вакуум от 0,05 до 0,90 атм. при температуре от 40 до 56 град.С, выдержива эти параметры в течение всего процесса.
Введение дополнительных операций, особенно внесение при запуске биореактора мощной дозы закваски с сильными, заранее адаптированными к процессу культурами микроорганизмов, с активным перемешиванием перерабатываемой биомассы, а также особые режимы выполнени уже имеющихс операций позвол ют существенно повысить эффективность производства биогаза и жидкого органического удобрени с гарантированным обеспечением экологической чистоты процесса.
Предлагаемый способ легко реализуетс с помощью специальной разработанной и апробированной авторами нижеописанной установки.
Известны различные установки дл анаэробной переработки органических отходов.
Наиболее близким техническим решением к за вл емой установке по технической сущности и достигаемому результату от его использовани вл етс известна установка анаэробной переработки органических отходов по патенту США №6663777, C02F 3/28,
2003.
Данна установка содержит:
два анаэробных биореактора с нагревател ми биомассы, первый из которых вл етс концентратором, в котором выращивают и накапливают мезофильную и термофильную культуры, которые и осуществл ют сбраживание исходной биомассы, а во втором анаэробном биореакторе обеспечивают циклическое изменение давлени от вакуума до атмосферного и выше,
систему подачи исходного сырь ,
систему удалени биогаза с вакуум-насосом,
систему удалени органического удобрени (в т.ч. жидкого),
систему управлени технологическим процессом, выполненную в виде
Страница: 6 5
10 15 20 25 30 35 40 45 50

RU 2 315 721 C1
программируемого компьютера.
Така установка хот и позвол ет перерабатывать органические отходы в биогаз и удобрени , однако область ее использовани ограничена тем, что она:
во-первых, имеет довольно сложную конструкцию, что снижает надежность ее работы и увеличивает ее себестоимость;
во-вторых, имеет относительно небольшую производительность, обусловленную малой поверхностью массообмена внутри каждого биореактора, затрудненным выходом биогаза из всего объема биореактора и, как следствие, низкой скоростью процесса сбраживани .
Задачей, на решение которой направлено за вл емое изобретение, вл етс расширение арсенала уже имеющихс технических средств определенного назначени ,
св занного с повышением эффективности процесса производства биогаза и жидкого органического удобрени из исходной влажной органической биомассы.
Данна задача решаетс с помощью технического результата от использовани предлагаемого изобретени , заключающегос :
- в повышении надежности работы установки путем упрощени ее конструкции;
- в существенном повышении производительности установки путем обеспечени предварительной (до подачи в биореактор) обработки исходного сырь , ускорени процесса сбраживани за счет существенного увеличени поверхности массообмена внутри биореактора и обеспечени беспреп тственного выхода биогаза из всего объема биореактора;
- в обеспечении возможности получени высококачественного жидкого органического удобрени по непрерывному циклу.
Указанный результат достигаетс тем, что в известной установке анаэробной переработки органических отходов, содержащей анаэробный биореактор с основным нагревателем биомассы,
систему подачи исходного сырь ,
систему удалени биогаза с вакуум-насосом,
систему удалени жидкого органического удобрени ,
систему управлени технологическим процессом, выполненную в виде программируемого компьютера,
во-первых, анаэробный биореактор выполнен в виде герметично закрытой емкости,
разделенной с помощью вертикальных перегородок (перегородкой-теплообменником,
установленной по высоте от дна корпуса биореактора до зеркала жидкости в биореакторе,
и набором из шести перпендикул рно расположенных к ней переливных перегородок) на четыре гидравлически сообщенные между собой секции: первой (загрузочной) секции,
соединенной с системой подачи исходного сырь , второй секции (подготовительной),
третьей секции (промежуточной) и четвертой (сливной), сообщенной с системой удалени жидкого органического удобрени ,
при этом перва переливна перегородка установлена на выходе из загрузочной секции по высоте с недоходом до дна корпуса биореактора, с превышением над зеркалом жидкости в биореакторе и с недоходом до крышки корпуса биореактора,
втора переливна перегородка установлена на входе в подготовительную секцию по высоте от дна корпуса биореактора, с недоходом до зеркала жидкости в биореакторе,
треть переливна перегородка установлена на выходе из подготовительной секции по высоте, с недоходом до дна корпуса биореактора, с превышением над зеркалом жидкости в биореакторе и с недоходом до крышки корпуса биореактора,
четверта переливна перегородка установлена на выходе из промежуточной секции по высоте от дна корпуса биореактора, с недоходом до зеркала жидкости в биореакторе,
п та переливна перегородка установлена на входе в сливную секцию по высоте, с недоходом до дна корпуса биореактора, с превышением над зеркалом жидкости в биореакторе и с недоходом до крышки корпуса биореактора,
шеста переливна перегородка установлена на выходе из сливной секции по высоте от дна корпуса биореактора, с недоходом до зеркала жидкости в биореакторе;
Страница: 7 5
10 15 20 25 30 35 40 45 50

RU 2 315 721 C1
во-вторых, дополнительно введена система подготовки исходного сырь ,
подсоединенна ко входу системы подачи исходного сырь , выполненна в виде емкости дл приема сырь , оснащенной устройством дл измельчени , устройством дл перемешивани и смешени исходной биомассы с переброженным шламом и устройством дл ее предварительного нагрева, при этом выход системы подачи исходного сырь подсоединен к полости загрузочной секции анаэробного биореактора;
в-третьих, введено устройство интенсивного перемешивани биомассы внутри анаэробного биореактора, выполненное в виде двух насосов, установленных снаружи корпуса анаэробного биореактора, первый из которых подсоединен с одной стороны к выходному патрубку полости подготовительной секции анаэробного биореактора, а с другой стороны подсоединен к входному патрубку полости загрузочной секции анаэробного биореактора, при этом второй насос подсоединен с одной стороны к выходному патрубку полости сливной секции анаэробного биореактора, а с другой стороны подсоединен к входному патрубку полости промежуточной секции анаэробного биореактора.
Введение в конструкцию установки новых блоков и элементов, а также особое выполнение уже имеющихс основных узлов установки и особое размещение их элементов позвол ет существенно повысить эффективность эксплуатации такой установки за счет повышени ее производительности, а также за счет обеспечени высокой надежности ее работы при одновременном обеспечении удобства ее эксплуатации в любых самых сложных услови х.
За вл емое изобретение по снено чертежами, на которых:
на Фиг.1 показан вид спереди на анаэробный биореактор с вырезами дл показа его внутренних элементов;
на Фиг.2 показан вид сверху на анаэробный биореактор со сн той верхней крышкой;
на Фиг.3 показано сечение по А-А первой (загрузочной) секции анаэробного биореактора с блок-схемой систем подготовки и подачи исходного сырь ;
на Фиг.4 показано сечение по Б-Б сливной секции анаэробного биореактора дл показа конструкции системы удалени жидкого органического удобрени .
За вл ема установка анаэробной переработки органических отходов содержит анаэробный биореактор 1 с основным нагревателем биомассы, выполненным в виде водогрейного котла 2, работающего на биогазе, производимом предлагаемой установкой,
теплоноситель которого (например, вода) поступает в теплообменник, функцию которого выполн ет пола вертикальна перегородка 3, расположенна внутри анаэробного биореактора 1. Кроме этого, установка содержит систему 4 подачи исходного сырь ,
систему 5 удалени биогаза с вакуум-насосом, систему 6 удалени жидкого органического удобрени и систему 7 управлени технологическим процессом, выполненную в виде программируемого компьютера.
Анаэробный биореактор 1 выполнен в виде герметично закрытой емкости, разделенной с помощью вертикальных перегородок (полой вертикальной перегородкой 3 - теплообменником, установленной по высоте от дна корпуса биореактора до зеркала жидкости 8 в биореакторе, и набором из шести перпендикул рно расположенных к ней переливных перегородок) на четыре гидравлически сообщенные между собой секции:
первой (загрузочной) секции 9, соединенной с системой 4 подачи исходного сырь ,
второй секции (подготовительной) 10, третьей секции (промежуточной) 11 и четвертой
(сливной) секции 12, сообщенной с системой 6 удалени жидкого органического удобрени . При этом перва переливна перегородка 13 установлена на выходе из загрузочной секции 9 по высоте с недоходом до дна корпуса биореактора 1, с превышением над зеркалом жидкости 8 в биореакторе 1 и с недоходом до крышки корпуса биореактора 1. Втора переливна перегородка 14 установлена на входе в подготовительную секцию 10 по высоте от дна корпуса биореактора 1, с недоходом до зеркала жидкости 8 в биореакторе 1. Треть переливна перегородка 15 установлена на выходе из подготовительной секции 10 по высоте с недоходом до дна корпуса биореактора
1, с превышением над зеркалом жидкости 8 в биореакторе 1 и с недоходом до крышки
Страница: 8 5
10 15 20 25 30 35 40 45 50