Биореактор
Притежатели на патенти RU 2427123:
Изобретението се отнася до селското стопанство и е предназначено за производство на биогаз от естествени животински и птичи отпадъци от малки и средни селскостопански предприятия. Опростеният дизайн на този биореактор позволява да се увеличи неговата производителност. Биореакторът съдържа корпус под формата на стоманен тръбен резервоар, разделен на три части: зареждаща, работна и разтоварваща с прегради-сегменти, които не достигат дъното на резервоара. Вътре в работната част, свързана с резервоара за газ, е монтиран хоризонтален смесител, изместен от центъра на резервоара. В същото време работната част на тръбния резервоар е разделена на две секции: лява и дясна преграда с отвор, който автоматично се отваря и затваря с поплавъчен клапан, в зависимост от нивото на течния ферментатор в резервоара в момента на разтоварване. Крайната стена на дясната секция на работната част е допълнително оборудвана с резервоар за гореща вода. 2 т.п. f-ly, 2 ил.
Изобретението се отнася до областта на селското стопанство и е предназначено за производство на биогаз от естествени животински и птичи отпадъци от малки и средни селскостопански предприятия.
Известни проекти на биореактори са дадени в книгата „Венеев А.Г., Веденеева Т.А. Технологии за биогаз в Киргизката република. - Б. Печатница "Евро", 1996, фиг.14, 17, 22, 25 с. 25, 26, 35, 41).
Недостатъците на известните конструкции на биореактори са сложността на техния дизайн и ниската производителност поради ниското ниво на производство на метан (биогаз), тъй като процесът на създаване на термофилни и мезофилни бактерии отделно една от друга от течен ферментатор не се взема предвид.
Целта на изобретението е да опрости дизайна и да подобри производителносттабиореактор.
Тази задача се постига с факта, че биореакторът е изпълнен под формата на стоманен тръбен резервоар, разделен на три части: зареждаща, работна и разтоварваща с прегради-сегменти, които не достигат дъното на резервоара. Вътре в работната част, свързана с резервоара за газ, е монтиран хоризонтален смесител, изместен от центъра на резервоара. Работната част на тръбния резервоар е разделена на две секции (лява и дясна) чрез преграда с отвор, който автоматично се отваря и затваря с поплавъчен клапан, в зависимост от нивото на течния ферментатор в резервоара в момента на разтоварване. Освен това крайната стена на дясната секция на работната част е допълнително оборудвана с резервоар за гореща вода, който осигурява нагряване в тази секция на течния ферментатор до температура от 54-56 ° C за проява на действието на термофилни бактерии, а в лявата секция до 30-42 ° C за развитието на мезофилни бактерии. Десният и левият резервоар на работната секция са свързани с общ плаващ газдържач, изработен от немагнитен материал, в който се използва уплътнение с магнитна течност. Вентилът, който автоматично отваря и затваря отвора в преградата, е свързан към поплавъка през пръта.
Конструкцията на биореактора е илюстрирана с чертежи, където фигура 1 показва диаграма на биореактора, фигура 2 - разрез А-А.
Биореакторът се състои от 1 - тялото на биореактора, което е стоманен метален тръбен контейнер, 2 - преграда-сегмент между зареждащата и работната част; 3 - работна част, състояща се от 2 секции A и B; 4 - плаващ резервоар за газ; 5 - поплавък, който е запечатан контейнер с въздух; 6 - клапан, свързан с поплавъка; 7 - преграда, разделяща работната част на 2 секции A и B; 8 - отвор за преливане на течен ферментатор; 9 - оста на бъркалката, върху която са фиксирани лопатките; 10- остриета за смесване на течен ферментатор; 11 - товарна секция, свързана с контейнер А; 12 - биогаз; 13 - тръбопровод за регулиране на нивото на течния ферментатор; 14 - резервоар за топла вода; 15 - кран; 16 - тръбопровод за източване от резервоар В на отработения течен ферментатор; 17 - крипта за съхранение на биореактора; 18 - капак с ограничители; 19 - субстрат на биореактора; 20 - уплътнение за магнитна течност, което е смес от течно масло с фин прах от магнитен материал; 21 - сензор за регистриране на температурата в контейнер B; 22 - сензор за регистриране на температурата в контейнер А; 23 - течен ферментатор (биомаса).
Биореакторът работи по следния начин.
За да стартира биореактора (фигура 1), течният ферментатор 23 се зарежда в лявата А и дясната В секции на работната част 3 през зареждащия резервоар 11 до върха на конуса на плаващия газов резервоар 4, фиксиран в първоначалното си положение. След това течният ферментатор се източва (фигура 1) през тръбопровода 13 и 16 с клапан 15, отворен към горната позиция на поплавъка 5, което гарантира, че отворът 8 е затворен от клапана 6. В резултат на това се създава вакуум в пространството на резервоара за газ и част от резервоарите, като по този начин се постигат необходимите условия за анаеробна ферментация на ферментатора и освобождаването на метан (биогаз) от него. Топла вода (80-90 градуса) се подава към резервоара 14, чиято температура се предава през стоманената стена с висока топлопроводимост към секция B, а след това през преградата 7 с ниска топлопроводимост - към секция A. Завъртайки оста 9 на миксера, лопатките 10 смесват ферментатора и изравняват температурата в целия обем на секция B до 52-54 ° C, а в лявата секция A до 30-4 2°C. Стойността на нагряване се записва от сензори 21, 22. В термофилен режим течният ферментатор работи без подмяна и добавки 5-10дни, а при мезофилен режим 10-20 дни, т.е. 2 пъти повече. В тази връзка, добавяйки части от течния ферментатор от лявата секция към дясната автоматично през отвора 8, процесът на образуване на метан става непрекъснат.
Автоматичното отваряне и затваряне на отвора 8 в преградата 7 се извършва едновременно с понижаването на нивото на течния ферментатор 23 в момента на разтоварването му от дясната секция В през тръбопровода 16 и добавянето на свежа порция биомаса от лявата секция А чрез действието на поплавъка 5 чрез натиска върху клапана 6. уплътнение 20, което е стоманена баня, пълна със смес от течност масло с диспергиран магнитен прах. При повдигане на газовия резервоар 4 под налягане на биогаз 12, поради факта, че е направен от немагнитен материал, сместа от магнитна течност остава върху стените на стоманения корпус 1 и не позволява на биогаза да премине.
Разделянето на работната секция чрез преграда с механизъм за автоматично отваряне и затваряне на дупката в два контейнера опростява конструкцията и създава условия за пълноценно използване на работата на мезофилните термофилни бактерии при образуването на метан, което позволява увеличаване на обема на биогаза и съответно производителността на биореактора.
1. Биореактор, съдържащ корпус под формата на стоманен тръбен резервоар, разделен на три части: товарна, работна и разтоварваща с прегради - сегменти, които не достигат дъното на резервоара, вътре в работната част, свързана с газовия резервоар, е монтиран хоризонтален смесител, изместен от центъра на резервоара, характеризиращ се с това, че работната част е тръбнаРезервоарът е разделен на две секции: лява и дясна чрез преграда с отвор, който автоматично се отваря и затваря с поплавъчен клапан, в зависимост от нивото на течния ферментатор в резервоара в момента на разтоварване, а крайната стена на дясната секция на работната част е допълнително оборудвана с резервоар за гореща вода.
2. Биореактор съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че дясната и лявата секции на работната част на контейнера са свързани помежду си с общ плаващ газдържач, изработен от немагнитен материал, в който е използвано магнитно флуидно уплътнение.
3. Биореактор съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че вентилът е свързан към поплавъка чрез прът.