Изобретения в сфере сельского хозяйства, животноводства, рыболовства

 
Изобретения в сельском хозяйстве Обработка почвы в сельском и лесном хозяйствах Посадка, посев, удобрение Уборка урожая, жатва Обработка и хранение продуктов полеводства и садоводства Садоводство, разведение овощей, цветов, риса, фруктов, винограда, лесное хозяйство Новые виды растений или способы их выращивания Производство молочных продуктов Животноводство, разведение и содержание птицы, рыбы, насекомых, рыбоводство, рыболовство Поимка, отлов или отпугивание животных Консервирование туш животных, или растений или их частей Биоцидная, репеллентная, аттрактантная или регулирующая рост растений активность химических соединений или препаратов Хлебопекарные печи, машины и прочее оборудование для хлебопечения Машины или оборудование для приготовления или обработки теста Обработка муки или теста для выпечки, способы выпечки, мучные изделия

Установка метанового брожения

 
Международная патентная классификация:       A01C C12M

Патент на изобретение №:      2148080

Автор:      Тумченок В.И.

Патентообладатель:      Тумченок Виктор Игнатьевич

Дата публикации:      27 Апреля, 2000

Начало действия патента:      30 Декабря, 1998

Адрес для переписки:      680035, Хабаровск, ул.Бондаря, д.1, кв.66, Тумченку В.И.


Изображения





Установка включает сборник жидкого помета, сообщенный с биореактором, выполненным из камер: кислого, нейтрального, щелочного и метанового брожения. Последние снабжены патрубками и сообщены друг с другом через диспергаторы. Камера метанового брожения по биогазу сообщена с газосборником, по шламу - с ленточным пресс-фильтром, а по осветленной бражке сообщена с ферментатором. Ферментатор включает корпус с технологическими патрубками, перфорированными перегородками, образующими секции. Нижняя секция сообщена нагнетателем биогаза из газосборника. Корпус ферментатора выполнен из светопроницаемого материала, снабжен светильниками, установленными с наружной стороны стенок корпуса. Нижняя секция ферментатора сообщена с диспергатором, включающим корпус со всасывающим и нагнетательным патрубками. По оси диспергатора установлен ротор с ребристой цилиндрической поверхностью, взаимодействующей через жидкостной кольцевой канал с ребристой цилиндрической поверхностью корпуса. Нагнетательный патрубок диспергатора сообщен с ленточным пресс-фильтром, а сборник осветленной воды пресс-фильтра сообщен с дезинтегратором. Последний включает цилиндрический корпус со всасывающим и нагнетательным патрубками. По оси корпуса установлен ротор с впадинами, взаимодействующими через жидкостной кольцевой канал с выступами и впадинами упругой накладки с водопроницаемыми отверстиями, превышающими размер капилляра, сообщающими жидкостной кольцевой канал с полостью между накладкой и корпусом, разобщенной от всасывающего и нагнетательного патрубков. Полость сообщена патрубком со сборником смеси протиевой и дейтериевой воды и последующими, как минимум, двумя степенями дезинтеграторов. Патрубок последней ступени дезинтегратора сообщен с приемной камерой электролиза, включающей полупроницаемые перегородки секций анодной кислого раствора и катодной щелочного раствора. Катодная секция сообщена с камерой щелочного брожения биореактора. Анодная секция сообщена со сборником кислорода. Катодная секция сообщена со сборником дейтерия. Изобретение позволит повысить эффективность работы. 1 ил.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Изобретение относится к области утилизации жидкого помета на птицефабриках с клеточным содержанием птицы с последующей выработкой биогаза, биоудобрений, белково-витаминной добавки (БВД) и дейтерия для термоядерных реакторов.

Известна установка метанового брожения, включающая сборник жидкого помета, сообщенный с биореактором, выполненным из камер кислого, нейтрального, щелочного и метанового брожения, снабженных патрубками и сообщенных друг с другом через диспергаторы, причем камера метанового брожения по биогазу сообщена с газосборником, по шламу с ленточным пресс-фильтром, а по осветленной бражке сообщена с ферментатором, включающим корпус с технологическими патрубками, перфорированными перегородками, образующими секции, причем секции снабжены нагнетателями биогаза в нижнюю секцию ферментатора из газосборника (патент РФ N 2102468, кл. C 12 M 1/00, 1995), недостатком которого является невысокое содержание метана в биогазе, затрудняющее его использование, что снижает эффективность.

Цель изобретения - повышение эффективности работы за счет увеличения концентрации метана в биогазе достигается тем, что корпус ферментатора выполнен из светопроницаемого материала, снабжен светильниками, установленными с наружной стороны стенок, а нижняя секция ферментатора сообщена с диспергатором, включающим корпус со всасывающим и нагнетательным патрубками, а по оси корпуса установлен ротор с ребристой цилиндрической поверхностью, взаимодействующей через жидкостной кольцевой канал с ребристой цилиндрической поверхностью корпуса, а нагнетательный патрубок диспергатора сообщен с ленточным пресс-фильтром, а сборник осветленной воды ленточного пресс-фильтра сообщен с дезинтегратором, включающим цилиндрический корпус со всасывающим и нагнетательным патрубками, установленный по оси корпуса ротор с впадинами, взаимодействующими через жидкостной кольцевой канал с выступами и впадинами упругой накладки с водопроницаемыми отверстиями, сообщающими жидкостной кольцевой канал с полостью между накладкой и корпусом, разобщенной от всасывающего и нагнетательного патрубков, а полость сообщена патрубком со сборником смеси протиевой /H2O/ и дейтериевой /D2O/ воды и последующими как минимум двумя ступенями дезинтеграторов, патрубок полости последней ступени дезинтегратора сообщен с приемной камерой электролиза, включающей полупроницаемые перегородки секций анодной кислого и катодной щелочного растворов, причем катодная секция сообщена с камерой щелочного брожения биореактора, анодная секция сообщена со сборником кислорода, а катодная со сборником дейтерия.

При выращивании на осветленной бражке хлореллы при продувке биогазом хлорелла использует углекислый газ биогаза и соответственно обогащает его метаном. Подача щелочного раствора из катодной секции камеры электролиза создает благоприятные условия для жизнедеятельности метаногенов в камере метанового брожения с повышением концентрации метана в биогазе. Соответственно достигается цель изобретения - повышение концентрации метана в биогазе.

На чертеже схематически изображена установка метанового брожения, включающая сборник 1 жидкого помета, сообщенный с биореактором 2, выполненным из камер: 3 - кислого, 4 - нейтрального, 5 - щелочного, 6 - метанового брожения, снабженных патрубками 7 и 8, сообщенных друг с другом через диспергаторы 9, причем камера 6 метанового брожения по биогазу сообщена с газосборником 10, а по шламу с ленточным пресс-фильтром 11, а по осветленной бражке сообщена с ферментатором 12, включающим корпус с технологическими патрубками 13 - 16, перфорированными перегородкам 17, образующими секции 18, причем нижняя секция 18 сообщена нагнетателем биогаза 19 из газосборника 10. Корпус 20 ферментатора 12 выполнен из светопроницаемого материала, снабжен светильниками 21, установленными с наружной стороны стенок корпуса 20, а нижняя секция 18 ферментатора 12 сообщена с диспергатором 22, включающим корпус 23 со всасывающим и нагнетательным патрубками 24 и 25, а по оси корпуса 23 установлен ротор 26 с ребристой цилиндрической поверхностью 27, взаимодействующей через жидкостной кольцевой канал 28 с ребристой цилиндрической поверхностью 29 корпуса 23, а нагнетательный патрубок 25 диспергатора 22 сообщен с ленточным пресс-фильтром 30, а сборник 31 осветленной воды пресс-фильтра 30 сообщен с дезинтегратором 32, включающим цилиндрический корпус 33 со всасывающим 34 и нагнетательным 35 патрубками, установленный по оси корпуса 33 ротор 36 с впадинами 37, взаимодействующими через жидкостной кольцевой канал 38 с выступами 39 и впадинами 40 упругой накладки 41 с водопроницаемыми отверстиями (на чертеже не показаны), превышающими размер капилляра, сообщающими жидкостной кольцевой канал 38 с полостью 42 между накладкой 41 и корпусом 33, разобщенной от всасывающего 34 и нагнетательного 35 патрубков, а полость 42 сообщена патрубком 43 со сборником 44 смеси протиевой и дейтериевой воды и последующими как минимум двумя ступенями дезинтеграторов 45 и 46, патрубком 47 полости последней ступени дезинтегратора 46 сообщен с приемной камерой 48 электролиза, включающей полупроницаемые перегородки 49 секций 50 анодной кислого раствора и 51 катодной щелочного раствора, причем катодная секция 51 сообщена с камерой 5 щелочного брожения биореактора 2, анодная секция 50 сообщена со сборником 52 кислорода, а секция 51 катодная - со сборником 53 дейтерия.

Установка метанового брожения при выработке биогаза, биоудобрения, белково-витаминной добавки (БВД), дейтерия и кислорода работает следующим образом.

Жидкий помет с фабрики с клеточным содержанием птицы гидросмывом и гидросплавом поступает в сборник 1, а из него - в биореактор 2, где последовательно подвергается воздействию кислотогенов, ацетогенов, ацетогидрогенов, метаногенов в камерах 3 - 6: кислого, нейтрального, щелочного и метанового брожения. В каждой камере помет превращают в субстрат последовательным диспергированием взвесей в диспергаторах 9 аналогично описываемому ниже диспергатору 22. При обработке в диспергаторе скоростной напор неоднократно переходит в статический, пульсации напоров вызывают нагрев субстрата до температуры 24 - 36oC. Субстрат заполняет биореактор 2 на 4/5 его объема, в верхней части происходит накопление газообразных продуктов брожения. Пузырьки газовой фазы обволакивают частицы взвесей субстрата и выносят в верхнюю часть камер 3 - 6, образуя корку на поверхности субстрата, а поэтому субстрат через патрубок 7 забирают в верхней части, после диспергирования выбрасывают через патрубок 8 в нижней. Многократность обработки взвесей приводит к гомогенизации субстрата и частицы взвесей по размерам становятся сопоставимыми с размерами микрофлоры камер 3 - 6. Под воздействием микрофлоры осуществляется минерализация взвесей, которые в воде шлама накапливаются в нижней части биореактора 2 и отводятся в ленточный пресс-фильтр 11 для обезвоживания. На выходе из ленточного пресс-фильтра 11 получают лепешку биоудобрения, лишенного запаха, что создает условия для его хранения в открытых буртах. Осветленная бражка через патрубок 13 поступает в ферментатор 12, в котором при продувке биогазом, отбираемым из биореактора 2 в газосборник 10, а из него нагнетателем 19 через патрубки 15, происходит наращивание биомассы хлореллы на растворенных примесях бражки с фотосинтезом через светопроницаемые стенки корпуса 20 в дневное время и с освещением от светильников 21 при наступлении темноты. Хлорелла из биогаза исчерпывает углекислый газ, что приводит к его обогащению метаном, т.е. к достижению первого этапа цели изобретения. Суспензия хлореллы перемещается сверху вниз по высоте корпуса 20 с провалом через перфорацию перегородок 17, при достижении массы слоя в секциях 18 на перегородках 17, превышающей по силе тяжести напор, создаваемый нагнетателем 19. Суспензия со взвешенной в ней хлореллой из патрубка 16 ферментатора 12 поступает во всасывающий патрубок 24 диспергатора 22. Под воздействием срезающих усилий ребристой поверхности 27 ротора 26 и ребристой поверхности 29 корпуса 23 в жидкостном кольцевом канале 28 происходит разрушение оболочек хлореллы с освобождением внутриклеточной жидкости хлореллы, которая содержит 0,4 - 0,6% тяжелой воды от массы хлореллы. Суспензию через нагнетательный патрубок 25 отводят в ленточный пресс-фильтр 30 для отжатия биомассы, которую используют в качестве белково-витаминной добавки в корм птицы из расчета 1 г а.с.в. на 1 кг живого веса. Осветленная жидкость из сборника 31 поступает на всасывающий патрубок 34 дезинтегратора 32. При вращении ротора 36 вода выбрасывается из глухих впадин 37 в виде жидкостного поршня, образуя возле днища впадины 37 область разрежения, и в жидкостном поршне появляются пузырьки пара. При контакте с выступами 39 и впадинами 40 упругой накладки 41 пузырьки пара конденсируются, так как объем конденсата в тысячу раз меньше объема пара, из которого образовался конденсат, то во впадинах 40 накладки 41 возникают пустоты, которые заполняются с гидравлическими ударами, разрушая ассоциаты молекул воды. Плотность дейтериевой воды на 20% выше протиевой и в поле центробежных сил она проталкивается через отверстия перегородки 41, обратному выходу препятствует повышенная вязкость, которая превышает вязкость протиевой на 23%. Температура кипения дейтериевой воды 101,42oC, а отсюда дейтериевая вода быстрее конденсируется и медленнее испаряется при нагреве ассоциатов при пульсации давлений в жидкостном кольцевом канале 38 и нагреве воды за счет потерь давления и перехода части потерянной энергии давлений в тепловую энергию. Под воздействием дезинтеграции ассоциатов молекул воды вода в полости 42 обогащается дейтериевой водой, а из полости 42 ее отводят по патрубку 43 в сборник 44 и последовательно обрабатывают как минимум в двух дезинтеграторах 45 и 46 с доведением концентрации дейтериевой воды на выходе из патрубка 47 до 95 - 90%. Дейтериевая (тяжелая) вода поступает в приемную камеру 48 и через полупроницаемые перегородки 49 заполняет анодную 50 и катодную 51 секции. Щелочной раствор из катодной секции 51 поступает в камеру 5 щелочного брожения биореактора 2, обеспечивая выполнение цели изобретения - повышение щелочности среды, благоприятной для жизнедеятельности метаногенов. Дейтерий собирают в сборнике 53 и используют для выработки энергии в термоядерных реакторах. Энергия термоядерного распада 1 кг дейтерия эквивалентна сжиганию 10 т угля. Биогаз из сборника 54 используют после осушки в связке газовая турбина 55 с электрогенератором 56 для выработки постоянного тока, а выхлоп турбины для подогрева помета в сборнике 1. Присутствие в осветленной бражке микроэлементов, а в биогазе оксида и двуоксида углерода в условиях интенсивной лучистой энергии создает благоприятные условия для фотосинтеза, обмена веществ и роста хлореллы в ферментаторе 12, при содержании белка в хлорелле свыше 50%, 0,4 - 0,6% тяжелой воды, витамина B12.

Комплексная утилизация жидкого помета с выработкой биогаза, биоудобрения, БВД, дейтерия снижает издержки производства яйца, мяса птицы, улучшает экологическую обстановку вокруг птицефабрик.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Установка метанового брожения, включающая сборник жидкого помета, сообщенный с биореактором, выполненным из камер: кислого, нейтрального, щелочного и метанового брожения, снабженных патрубками, сообщенных друг с другом через диспергаторы, причем камера метанового брожения по биогазу сообщена с газосборником, а по шламу - с ленточным пресс-фильтром, а по осветленной бражке сообщена с ферментатором, включающим корпус с технологическими патрубками, перфорированными перегородками, образующими секции, причем нижняя секция сообщена нагнетателем биогаза из газосборника, отличающаяся тем, что корпус ферментатора выполнен из светопроницаемого материала, снабжен светильниками, установленными с наружной стороны стенок корпуса, а нижняя секция ферментатора сообщена с диспергатором, включающим корпус со всасывающим и нагнетательным патрубками, а по оси установлен ротор с ребристой цилиндрической поверхностью, взаимодействующей через жидкостной кольцевой канал с ребристой цилиндрической поверхностью корпуса, а нагнетательный патрубок диспергатора - с ленточным пресс-фильтром, а сборник осветленной воды пресс-фильтра сообщен с дезинтегратором, включающим цилиндрический корпус со всасывающим и нагнетательным патрубками, установленный по оси корпуса ротор с впадинами, взаимодействующими через жидкостной кольцевой канал с выступами и впадинами упругой накладки с водопроницаемыми отверстиями; превышающим размер капилляра, сообщающими жидкостной кольцевой канал с полостью между накладкой и корпусом, разобщенной от всасывающего и нагнетательного патрубков, а полость сообщена патрубком со сборником смеси протиевой и дейтериевой воды и последующими, как минимум, двумя степенями дезинтеграторов, патрубок последней ступени дезинтегратора сообщен с приемной камерой электролиза, включающей полупроницаемые перегородки секций анодной кислого раствора и катодной щелочного раствора, причем катодная секция сообщена с камерой щелочного брожения биореактора, анодная секция сообщена со сборником кислорода, а секция катодная - со сборником дейтерия.



Популярные патенты:

2482663 Способ мелиорации почвы рисовой оросительной системы к посеву риса

... 2,5Переувлажнен и подтоплен верхний (пахотный) слой почвы в межполивной период, а также при проведении уборочных работ, предпосевных обработок почвы и посеве риса Периодически переувлажнен Периодически переувлажнен Не подтопляется и не переувлажняется Управление слоем воды при орошении риса в период вегетации Не затруднено Не затрудненоНе затруднено Снижение урожайности риса при соблюдении требований технологии возделывания, включая уровень минерального питания, % 00 0Возделывание других, кроме риса, севооборотных культур на РОС, ввиду подтопления и переувлажнения чеков ВозможноВозможно Возможно Оценка мелиоративного состояния опытных полей ХорошееХорошее Хорошее На ...


2399200 Устройство для обработки роговых образований животных, например крупного рогатого скота

... относительно наружной дисковой пилы. Кроме основной части имеется дополнительная часть. Основная часть имеет в корпусе-рукоятке автономный источник электроэнергии или преобразователь электротока. Дополнительная часть содержит емкость с двумя раздельными герметичными полостями, имеющими внизу конусные гнезда для размещения и перемещения в них конусных частей штоков, снабженных металлическими экранами с возможностью взаимодействия с соленоидами электромагнитов. Полости вверху имеют сообщение через трубку с регулируемым редукционным клапаном и манометром. Одна из полостей через трубку с регулируемым редукционным клапаном сообщается с малогабаритным компрессором. Внизу от конусных ...


2272399 Зерноуборочный комбайн

... 23 нагнетают воздух во внутренние полости молотильных барабанов 13, откуда он вытекает через сопловые устройства 25. Создаваемые сопловыми устройствами 25 радиальные и осевые воздушные потоки смещают обмолачиваемую массу к периферии молотильных барабанов 13 и вдоль их осей, разрыхляют ее и продувают ячейки дек 12, что способствует улучшению условий выделения зерна. Ссыпающаяся в накопительный бункер 4 зерновая масса непрерывно или периодически перемещается из него в транспортное средство с помощью отгрузочного устройства 16.Создание в молотильном устройстве при вращении дек действующих на зерна центробежных сил, осевых и радиальных воздушных потоков, смещающих обмолачиваемую ...


2141196 Способ получения растений с комплексной устойчивостью к фитостеринзависимым вредителям

... устойчивых регенерантов от контрольных растений-регенерантов. Регенерировавшие побеги были высажены на стандартную среду для черенкования. Растения были проверены на устойчивость к фитофторе, а также в модельной системе "растение-дрозофила". Пример 3. Оценка устойчивости к фитофторе in vitro растений-регенерантов картофеля Известно, что Phytophtora infestans зависит в своем развитии от растительных стеринов, в частности, от ситостерина. Поэтому один из возможных способов создания растений, устойчивых к фитофторе, - изменение состава стеринов в растении. Устойчивость растения к фитофторе определяли по двум признакам - процент некротических зон, развившихся на растении при заражении ...


2278509 Брудер для обогрева сельскохозяйственных животных

... причем шторки со стороны своей нижней кромки имеют вертикальные разрезы.На фиг.1 изображена схема прямоугольного варианта конструкции брудера, разрез в вертикальной плоскости. На фиг.2 показан принцип действия брудера с эпюрами полей теплового излучения и температуры воздуха в обогреваемом объеме. На фиг.3 приведена схематически графическая иллюстрация энергетических преимуществ брудера по инфракрасной облученности в горизонтальной плоскости на поверхности обогреваемой площади пола с животными или с птицей по сравнению с тривиальным инфракрасным обогревателем и инфракрасным брудером-домиком с прозрачным куполом.Брудер для обогрева сельскохозяйственных животных и птицы представляет ...


Еще из этого раздела:

2182420 Устройство для перерезания стволов деревьев

2185064 Вещество, обладающее пестицидной активностью, способ его получения, пестицидная композиция и способ контролирования вредителей

2112341 Лапа плоскорежущая

2105446 Плоскорежущая лапа

2236122 Устройство для содержания животных

2388213 Способ измерения урожайности травяного покрова

2241322 Навесное устройство трактора

2295848 Способ дезинсекции и дезинфекции материалов зернового происхождения и устройство для его осуществления

2387128 Система сбора отходов для отделения жидких отходов от твердых отходов

2141756 Способ многоуровневого культивирования растений и устройство для его осуществления