ФЕРМЕНТАТОР

ФЕРМЕНТАТОР


RU (11) 2095322 (13) C1

(51) 6 C02F11/04 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 93003381/25 
(22) Дата подачи заявки: 1993.01.19 
(45) Опубликовано: 1997.11.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU, авторское свидетельство, 1583367, кл.С 02F 11/04, 1986. У.Виестур и др. Системы ферментации. - Рига: 1986, с.18. 
(71) Заявитель(и): Тумченок Виктор Игнатьевич 
(72) Автор(ы): Тумченок Виктор Игнатьевич 
(73) Патентообладатель(и): Тумченок Виктор Игнатьевич 

(54) ФЕРМЕНТАТОР 

Использование: очистные сооружения. Сущность изобретения: брожение в камерах секций анаэробов-гидролитиков, кислотогенов, ацетогенов, ацетогидрогенов сопровождается измельчением органики зернистой абразивной засыпкой при вибрациях, передаваемых от вибратора, причем взвеси последовательно переходят от патрубка по камерам и по компенсационным элементам, а решетки задерживают зернистую засыпку и крупные включения взвесей. Образующиеся газообразные продукты распада поступают в сборники, а из них в коллектор секции метаногенов, в камерах секции метаногены конвертируют двуокись углерода в метан. Под воздействием абразивной зернистой засыпки в камерах происходит частичное разрушение оболочек клеток метаногенов с освобождением ферментов, которые обеспечивают метаногенам ферментолиз, т.е. разложение воды на кислород и водород, в результате масса биогаза превышает массу распавшейся органики. Проведение брожения раздельно по секциям сводит до минимума угнетение жизнедеятельности одних бактерий метаболитами других и последовательный переход от кислой среды к слабощелочной в секции. У метаногенов одновременно биогаз освобождается от вредных примесей, например сероводорода, что позволяет использовать его в качестве горючего в двигателях внутреннего сгорания. 4 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к технике выработки биогаза при сбраживании полимеров растительного и животного происхождения, фекально-бытовых сточных вод и может быть использовано на очистных сооружениях.

Известен ферментатор, включающий корпус с перегородками, образующими 4 секции, со сборщиками ила в нижней части и сборниками биогаза в верхней части горизонтального корпуса, выполненного с технологическими патрубками и трубопроводами, недостатком которого является низкое содержание метана в биогазе, что снижает эффективность работы ферментатора (см. У.Э.Виестур, А.М. Кузнецов, В.В.Савенков. Системы ферментации. Рига, 1986, с. 18, рис. 2.2).

Цель изобретения повышение эффективности работы.

Цель достигается тем, что секции анаэробов-гидролитиков, кислотогенов, ацетогенов, ацетогидрогенов снабжены установленными вдоль оси корпуса на подвеске камерами с перфорированными стенками, обращенными к боковым стенкам корпуса, с абразивной зернистой засыпкой, заполняющей нижнюю часть камер, которые сообщены друг с другом и с патрубком подвода субстрата компенсационными элементами и решетками, установленными между камерами и компенсационными элементами, причем камеры взаимодействуют с вибратором, а секция метаногенов выполнена в виде цилиндрического корпуса, установленного под углом к секции ацетогедрогенов, а по оси секции смонтирован коллектор, сообщенный внизу со сборником биогаза секции ацетогидрогенов, снабжен лучевыми барботерами с односторонними отверстиями, размещенными в камерах, образованных горизонтальными сплошными перегородками, причем камеры сообщены друг с другом трубами и со сборником биогаза в верхней части и сборником осветленной бражки в нижней, при этом секция ацетогидрогенов сообщена по бражке с верхней камерой секции метаногенов, снабженных абразивной зернистой засыпкой, над которой в камерах установлены горизонтальные перфорированные решетки, снабженные на поверхности, обращенной к зернистой засыпке, пучками иммобилизационных волокон.

Камеры с абразивной зернистой засыпкой (керамзит, вспученный перлит, брусит, пластмассы, армированные зернами карбида бора, кардида кремния и т. д.) при вибрировании в секциях анаэробов-гидролитиков, кислотогенов, ацетогенов, ацетогидрогенов обеспечивают измельчение полимеров животного и растительного происхождения (навоз, помет, фекалии, твердые бытовые отходы, растительные остатки, торф, лигнин, растительные остатки и т.д.) до размеров, сопоставимых с размерами микроорганизмов. Одновременно тонкодиспергированные взвеси обеспечивают повышение буферности популяций бактерий в соответствующей секции. Выполнение камер с решетками до минимума сокращает переток взвесей предыдущей камеры в последующую и обеспечивает локальность функционирования популяций микроорганизмов. Выполнение секции метаногенов из камер, сообщенных трубами, обеспечивает создание условий по исчерпыванию биогенных элементов питания бражки популяциями бактерий, адаптированных к изменению состава бражки при ее перемещении сверху вниз. Круговые перемещения бражки под воздействием импульсов биогаза, истекающего из односторонних отверстий барботеров, приводит к частотному повреждению оболочек клеток метаногенов с освобождением ферментов, разлагающих воду на кислород и водород, и использованию последнего для конверсии двуокиси углерода в метан, в результате чего масса биогаза на 30-50% превышает массу распавшейся органики. Перфорированные перегородки в камерах с пучками волокон увеличивают контакт между биогазом и бражкой и обогащение биогаза метаном.

На фиг. 1 показан продольный разрез ферментатора; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 узел I на фиг. 1; на фиг. 4 схема биологических процессов по секциям ферментатора.

Ферментатор включает корпус 1 с перегородками 2, образующими секции: I - анаэробов-гидролитиков, II килотогенов, III ацетогенов, IV - ацетогидрогенов, V метаногенов, со сборниками 3 ила в нижней и сборниками 4 биогаза в верхней частях горизонтального цилиндрического корпуса 1, выполненного с технологическими патрубками и трубопроводами. Секции I IV снабжены установленными вдоль оси корпуса 1 на подвеске 5 камерами 6 с перфорированными стенками 7, обращенными к боковым стенкам корпуса 1, с абразивной зернистой засыпкой 8, заполняющей нижнюю часть камер 6, которые сообщены друг с другом и с патрубком 9 подвода субстрата компенсационными элементами 10 и решетками 11, причем камеры 6 взаимодействуют с вибратором 12, а секция V метаногенов выполнена в виде цилиндрического корпуса 13, установленного под углом к секции IV ацетогидрогенов, а по оси секции V смонтирован коллектор 14, сообщенный внизу со сборником 4 биогаза секции IV ацетогидрогенов, снабжен лучевыми барботерами 15 с односторонними отверстиями, размещенными в камерах 16, образованных горизонтальными сплошными перегородками, причем камеры 16 сообщены друг с другом трубами 17 и со сборником 18 биогаза в верхней и сборником 19 осветленной бражки в нижней части секции V. Секция IV ацетогидрогенов сообщена по бражке с верхней камерой 16 секции V метаногенов, снабженных абразивной зернистой засыпкой 20, над которой в камерах 16 установлены горизонтальные перфорированные перегородки 21, снабженные на поверхности, обращенной к зернистой засыпке 20, пучками 22 волокон иммобилизации метаногенов.

Ферментатор работает следующим образом.

Полимеры животного и растительного происхождения измельчают в диспергаторе и приготовленный субстрат нагревают до температуры 32-38oC в теплообменнике (диспергатор и теплообменик не показаны) и направляют через патрубок 9 в камеры 6 корпуса 1. В камерах 6 под воздействием вибрирования от вибратора 12 абразивная зернистая засыпка 8 измельчает взвеси, что увеличивает поверхность взаимодействия между бактериями биогенными элементами питания полимера. В секциях I IV последовательно брожению подвергают белки, жиры, углеводы с протеканием процессов, изображенных на фиг. 4. В секциях происходит изменение pH от значений 5-5,5 в секции I до рН 7-7,5 в секции V. Слабощелочная реакция в секции V образуется за счет гидрата окиси аммония и двууглекислого аммония. Образующиеся газы из сборника 4 секции IV ацетогидрогенов по коллектору 14 через лучевые барботеры 15 поступают в камеру 16. Газы, истекающие из односторонних отверстий лучевых барботеров 15, создают вращательные перемещения бражки в камерах 16 и абразивная зернистая засыпка 20 повреждает частично оболочки клеток метаногенов с освобождением ферментов, которые разлагают воду на кислород и водород. Кислород конверсирует вредные примеси, например сероводород, до элементарной серы, которая используется метаногенами в качестве амикроэлемента. За счет ферментолиза масса биогаза превышает массу распавшейся органики. Бражка из вышележащих камер 16 перетекает по трубам 17 на нижележащие, орошая перфорированные перегородки 21 и пучки 22 волокон, на которых происходит контакт между бражкой и биогазом, что повышает исчерпывание из него двуокиси углерода и конверсии ее в метан. Обогащенный биогаз собирают в сборнике 18, а осветленную бражку в сборнике 19 и используют для приготовления субстрата. Ыб 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Ферментатор, включающий горизонтальный цилиндрический корпус с перегородками, образующими секции, со сборниками ила в нижней и сборниками биогаза в верхней частях корпуса, выполненного с технологическими патрубками и трубопроводами, отличающийся тем, что секции выполнены в виде секций анаэробов-гидролитиков, кислотогенов, ацетогенов, ацетогидрогенов и метаногенов, причем в первых четырех из них установлены вдоль оси корпуса на подвесе камеры с перфорированными стенками, обращенными к боковым стенкам корпуса, с абразивной зернистой засыпкой, заполняющей нижнюю часть камер, которые соединены с вибратором и сообщены одна с другой и с патрубком подвода субстрата компенсационными элементами и решетками, установленными между камерами и компенсационными элементами, а секция метаногенов выполнена в виде цилиндрического корпуса, установленного под углом к секции ацетогидрогенов, и по оси секции смонтирован коллектор, сообщенный в своей нижней части со сборником биогаза в секции ацетогидрогенов и снабженный лучевыми барботерами с односторонними отверстиями, размещенными в камерах, образованных горизонтальными сплошными перегородками и частично заполненных абразивной зернистой засыпкой, над которой в камерах установлены горизонтальные перфорированные решетки, снабженные на поверхности, обращенной к зернистой засыпке, пучками иммобилизационных волокон, причем эти камеры сообщены одна с другой трубами и со сборником биогаза в верхней и сборником осветленной бражки в нижней части секции метаногенов, при этом секция ацетогидрогенов сообщена по бражке с верхней камерой секции метаногенов.


ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал
Устройства и способы получения, хранения водорода, кислорода и биогаза






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска: "и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+водород -молекулярный".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "водород" будут найдены слова "водорода", "водородный" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("водород!").


Устройства и способы получения кислорода и водорода | Устройства и способы хранения водорода и кислорода | Устройства и способы получения и хранения биогаза


Рейтинг@Mail.ru