RU2108702C1

RU2108702C1 - Methane tank

Info

Publication number: RU2108702C1
Application number: RU95110137A
Authority: RU
Original assignee: Андрюхин Тимофей Яковлевич
Priority date: 1995-06-14
Filing date: 1995-06-14
Publication date: 1998-04-20

Abstract

FIELD: agriculture, in particular, equipment used in animal farms for anaerobic fermentation of manure, feces and various kinds of plant remains and production of organic fertilizers and biogas. SUBSTANCE: methane tank has reservoir 1 with inclined bottom 2 and dome 3, partition wall 6 attached to dome 3 and provided with flare portion 7 widening toward bottom 2 of reservoir 1. Annular convex baffle 8 is positioned below flare portion 7 so that baffle convexity is oriented to reservoir center. Inner diameter of baffle 8 is lesser than diameter of flare portion 7 to eliminate exit of biogas from inner fermentation chamber 5 into outer chamber 4. EFFECT: increased efficiency, simplified construction and wider operational capabilities. 7 dwg

Description

Изобретение касается канализации и преимущественно предназначается к использованию в сельском хозяйстве на животноводческих и птицеводческих фермах, усадьбах сельских жителей и на индивидуальных садово-огородных и дачных участках для анаэробного сбраживания навоза, помета, фекалий и различных растительных отходов с выработкой из них высококачественных обеззараженных от патогенной микрофлоры, гельминтов, их яиц и семян сорняков органических удобрений и горючего биогаза. The invention relates to sewage and is primarily intended for use in agriculture on livestock and poultry farms, estates of rural residents and individual garden plots and summer cottages for anaerobic digestion of manure, litter, feces and various plant wastes with the production of high-quality disinfected from pathogenic microflora , helminths, their eggs and weed seeds of organic fertilizers and combustible biogas.

Известен метантенк для анаэробного сбраживания осадка сточных вод [1], содержащий резервуар с наклонным днищем и куполом, к которому прикреплена камера отделения иловой воды из сброженной массы с патрубками отвода жидкости и биогаза, тогда как на куполе выполнен газосборник с отводным патрубком биогаза, а резервуар снабжен патрубками ввода сырого осадка и выгрузки сброженного. Known digester for anaerobic digestion of sewage sludge [1], containing a tank with an inclined bottom and a dome, to which is attached a chamber for separating sludge water from the fermented mass with branch pipes for liquid and biogas, while a gas collector with a branch pipe for biogas is made on the dome, and a tank equipped with nozzles for input of raw sludge and discharge of fermented.

Недостатком известного метантенка является то, что он не позволяет выполнить последовательное пофазное сбраживание разжиженных органических отходов, которые в этом метантенке без какой-либо предварительной подготовки сразу при их вводе в резервуар метантенка смешиваются с находящейся в резервуаре сбраживаемой массой. Это существенно снижает производительность метантенка, а поступающие в составе вводимых в резервуар метантенка свежих органических отходов различные легкие органические включения (солома, стружка, опилки, перо птицы, торф и др.), всплывая внутри резервуара, образуют под его куполом у газосборочной горловины плотную корку, препятствующую выходу биогаза из резервуара. A disadvantage of the known digester is that it does not allow sequential phase-by-phase fermentation of liquefied organic waste which, in this digester, without any preliminary preparation, immediately after their introduction into the reservoir, the digester is mixed with the fermented mass in the reservoir. This significantly reduces the performance of the digester, and various light organic impurities (straw, shavings, sawdust, bird feathers, peat, etc.) entering the reservoir of fresh organic waste introduced into the digester tank, form a dense crust under its dome at the gas gathering neck preventing biogas from leaving the tank.

Известен также метантенк для сбраживания осадка сточных вод [2], содержащий резервуар с наклонным днищем и куполом с закрепленной на куполе и не доходящей до днища резервуара кольцевой перегородкой, имеющей снизу обращенный к стенке резервуара раструб и разделяющей резервуар на внешнюю и внутреннюю камеры сбраживания, патрубки подвода сырого осадка во внутреннюю камеру и выгрузки из нее сброженного, отвода биогаза и иловой воды из внешней камеры, отвода биогаза из зоны сбраживания внутренней камеры. Also known is a digester for digestion of sewage sludge [2], containing a tank with an inclined bottom and a dome with an annular wall fixed to the dome and not reaching the bottom of the reservoir, having a bell facing the wall of the reservoir from below and dividing the reservoir into the external and internal digestion chambers, nozzles supplying raw sludge to the inner chamber and discharging fermented from it, discharging biogas and silt water from the outer chamber, discharging biogas from the fermentation zone of the inner chamber.

Недостатком этого известного метантенка является то, что он не может быть использован для осуществления последовательного пофазного анаэробного сбраживания органических отходов во внешней, а затем во внутренней камерах, так как сырой осадок поступает во внутреннюю камеру, где сразу, без какой-либо предварительной подготовки, смешивается с находящейся в нижней части резервуара сбраживаемой массой, а значительная часть образуемого во внутренней камере биогаза с увлекаемым им осадком поступает во внешнюю камеру, нарушая режим последовательного пофазного сбраживания разжиженных органических отходов. The disadvantage of this known digester is that it cannot be used for sequential phase-by-phase anaerobic digestion of organic waste in the outer and then in the inner chambers, since the raw sludge enters the inner chamber, where it is mixed immediately without any preliminary preparation with the fermentable mass located in the lower part of the tank, and a significant part of the biogas formed in the inner chamber with the sediment carried by it enters the outer chamber, disrupting the mode of Yelnia compacting per phase fermentation of organic waste.

По технической сущности своего конструктивного выполнения и достигаемому результату известный метантенк [2] является наиболее близким к изобретению. According to the technical essence of its constructive implementation and the achieved result, the known digester [2] is the closest to the invention.

Задачей настоящего изобретения является создание такого метантенка для последовательного пофазного анаэробного сбраживания различных разжиженных органических отходов, который обладал бы высокой степенью надежной и стабильной работоспособности, не требуя длительное время каких-либо эксплуатационно-регулировочных мероприятий, прочисток и приостановок процесса сбраживания. The objective of the present invention is to provide such a digester for sequential phase-by-phase anaerobic digestion of various liquefied organic waste, which would have a high degree of reliable and stable performance, without requiring a long time of any operational and regulatory measures, cleanings and suspensions of the fermentation process.

Согласно изобретению поставленная задача достигается тем, что в боковой стенке по периметру резервуара, изготавливаемого из различных материалов круглой, овальной, квадратной, прямоугольной или многоугольной формы в плане, ниже раструба перегородки имеется выпуклый к центру резервуара отражатель в виде внутренней части полого или сплошного кольца, имеющего в поперечном сечении круглую, овальную или ромбовидную форму, причем внутренний размер отражателя меньше размера нижней части раструба перегородки, а патрубок подвода органических отходов расположен во внешней камере резервуара. According to the invention, the task is achieved in that in the side wall around the perimeter of the tank, made of various materials of round, oval, square, rectangular or polygonal shape in plan, below the bell of the partition there is a reflector convex to the center of the tank in the form of the inside of a hollow or solid ring, having a circular, oval or diamond-shaped cross section, the internal size of the reflector being smaller than the size of the lower part of the bell of the septum, and the supply pipe is organically waste reservoir located in the outer chamber.

Достижение поставленной задачи обеспечивается изобретением при любой из указанных форм его выполнения в плане, его перегородки с раструбом и отражателя с любым из приведенных сечений, тогда как резервуар метантенка и перегородка с раструбом и отражатель могут быть выполнены из различных материалов, включая листовой металл, различные полимеры, пластмассы, стеклоткань, бутовый камень, кирпич, бетон, железобетон и др. The achievement of the task is provided by the invention with any of the indicated forms of its execution in plan, its baffle with a bell and a reflector with any of the given sections, while the tank methane tank and a baffle with a bell and a reflector can be made of various materials, including sheet metal, various polymers , plastics, fiberglass, rubble, brick, concrete, reinforced concrete, etc.

На фиг. 1 изображен метантенк в разрезе при его выполнении из различных листовых и рулонных материалов с выпуклым во внутрь резервуара отражателем в виде внутренней части полого кольца; общий вид; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - метантенк в разрезе из листового материала с встроенным в резервуар отражателем в виде внутренней части полого кольца ромбовидной формы в сечении, общий вид; на фиг. 4 - метантенк в разрезе, выполненный из бетона, кирпича, бутового камня, железобетона (монолитного или сборного) с отражателем в виде внутренней части сплошного кольца в теле стенки резервуара, общий вид; на фиг. 5 - разрез по А-А на фиг. 4 при выполнении метантенка в форме прямоугольника в плане; на фиг. 6 - то же при выполнении метантенка в форме многоугольника в плане; на фиг. 7 - разрез по А-А на фиг. 1 при выполнении метантенка в форме овала в плане. In FIG. 1 depicts a digester in section when it is made of various sheet and rolled materials with a reflector convex into the interior of the tank in the form of an internal part of a hollow ring; general form; in FIG. 2 is a section along AA in FIG. one; in FIG. 3 - sectional digester from a sheet material with a reflector integrated into the reservoir in the form of the inside of a hollow diamond-shaped ring in cross section, general view; in FIG. 4 - sectional digester made of concrete, brick, rubble stone, reinforced concrete (monolithic or precast) with a reflector in the form of the inside of a continuous ring in the body of the tank wall, general view; in FIG. 5 is a section along AA in FIG. 4 when performing a digester in the shape of a rectangle in plan; in FIG. 6 - the same when performing a digester in the form of a polygon in plan; in FIG. 7 is a section along AA in FIG. 1 when performing an oval shaped digger in plan.

Вид по Г-Г на фиг. 5 и фиг. 6 соответствует фиг. 4, на которой показан общий вид метантенка в разрезе с массивными стенками резервуара и тонкостенными перегородкой и раструбом, а вид по Г-Г на фиг. 7 соответствует фиг. 3, на которой показан общий вид метантенка в разрезе с его выполнением из листовых материалов незначительной толщины. View in G-D in FIG. 5 and FIG. 6 corresponds to FIG. 4, which shows a cross-sectional general view of the digester with massive walls of the tank and a thin-walled partition and bell, and the view along DG in FIG. 7 corresponds to FIG. 3, which shows a General view of the digester in section with its implementation of sheet materials of small thickness.

На фиг. 1, 3, 4, 5 и 6 стрелками Б, Б', В и В' показаны размеры нижней части раструба 7 и внутренней части отражателя 8. При этом показано, что размеры Б и Б' больше размеров В и В' соответственно. In FIG. 1, 3, 4, 5, and 6, arrows B, B ', B, and C' show the sizes of the lower part of the socket 7 and the inner part of the reflector 8. It is shown that the sizes B and B 'are larger than the sizes B and C', respectively.

Метантенк представляет собой герметичный резервуар 1 цилиндрической, овальной, прямоугольной или многоугольной формы в плане с наклонными днищем и куполом 2 и 3, к последнему из которых прикреплена образующая внешнюю 4 и внутреннюю 5 камеры сбраживания не доходящая до днища 2 перегородка 6, имеющая снизу обращенный к днищу 2 раструб 7. Под раструбом 7 перегородки 6 выполнен выпуклый к центру резервуара 1 отражатель 8 в виде внутренней части полого или сплошного кольца, имеющего в поперечном сечении круглую, овальную (фиг. 1), ромбовидную или им подобную форму (фиг. 3 и 4). Размер В и В' выпуклого во внутрь резервуара 1 отражателя 8 выполнен меньше размеров нижней части раструба 7 перегородки 6 Б и Б' соответственно, что исключает возможность поступления биогаза из внутренней камеры 5 во внешнюю камеру 4, тогда как образуемые при пофазном предварительном сбраживании во внешней камере 4 жирные кислоты свободно поступают во внутреннюю камеру 5. Во внешней камере 4 расположен патрубок подвода разжиженных органических отходов 9, выходная часть которого имеет на конце тройник 10, что обеспечивает эффективное перемешивание сбраживаемой массы во внешней камере 4 с вводимыми в нее под давлением свежими разжиженными органическими отходами. Для опорожнения метантенка и для отвода сброженного осадка из внутренней камеры 5 в ней установлен патрубок 11. Над внешней 4 и внутренней 5 камерами расположены патрубки отвода биогаза 12 и 13. Другие трубопроводы (для подогрева сбраживаемой массы, контроля уровня и перелива и др.) на чертежах не показаны и их выполнение и размещение в метантенке возможно в разных приемах. The digester is a sealed tank 1 of a cylindrical, oval, rectangular or polygonal shape in plan with an inclined bottom and a dome 2 and 3, the latter of which is attached forming the outer 4 and inner 5 of the digestion chamber not reaching bottom 2 of the partition 6, which has a bottom facing towards the bottom 2 is a bell 7. Under the bell 7 of the partition 6, a reflector 8 convex to the center of the tank 1 is made in the form of an internal part of a hollow or solid ring having a round, oval (Fig. 1), diamond-shaped or diamond-shaped cross section obnuyu shape (FIGS. 3 and 4). The size B and C 'of the reflector 8, which is convex inside the tank 1, is made smaller than the sizes of the lower part of the socket 7 of the partition 6 B and B', respectively, which excludes the possibility of biogas from the inner chamber 5 to the outer chamber 4, while formed by phase-by-stage preliminary fermentation in the outer fatty acids freely enter chamber 4 into the inner chamber 5. In the outer chamber 4 there is a pipe for supplying liquefied organic waste 9, the outlet of which has a tee 10 at the end, which ensures efficient mixing Contents fermentation mass in the outer chamber 4 is introduced into it from a pressurized liquefied fresh organic waste. For emptying the digester and for discharging the fermented sediment from the inner chamber 5, a nozzle 11 is installed in it. Above the outer 4 and inner 5 chambers there are biogas branch pipes 12 and 13. Other pipelines (for heating the fermented mass, level control and overflow, etc.) on the drawings are not shown and their implementation and placement in the digester is possible in different ways.

Работа метантенка, в зависимости от вида, качества и влажности сырья, необходимости обеспечения эффективного обеззараживания сбраживаемых органических отходов от патогенной микрофлоры, гельминтов, их яиц и семян сорняков, может осуществляться в широком диапазоне разных доз цикличной или непрерывной загрузки при различных температурах сбраживания, что назначается технологическим регламентом его конкретного использования. The operation of the digester, depending on the type, quality and humidity of the raw materials, the need to ensure effective disinfection of fermentable organic waste from pathogenic microflora, helminths, their eggs and weed seeds, can be carried out in a wide range of different doses of cyclic or continuous loading at different fermentation temperatures, which is prescribed technological regulations of its specific use.

Анаэробное сбраживание разжиженных органических отходов сельского или коммунального хозяйства в предложенном метантенке выполняют следующим образом. Anaerobic digestion of liquefied organic waste from agriculture or communal services in the proposed digester is performed as follows.

Свежие разжиженные и измельченные органические отходы влажностью 93 ± 4% по патрубку 9 под напором вводят во внешнюю камеру 4, где разнонаправленными из тройника 10 струями перемешивают с содержимым камеры 4. Всплываемые при этом трудносбраживаемые легкие включения, содержащие целлюлозу, лигнин, жиры, белки и другие вещества, перемешиваются со сбраживаемой в камере 4 массой и обсеменяются содержащимся в ней симбиозом расщепляющих (гидролизующих) микроорганизмов, обеспечивающих в первой фазе анаэробного сбраживания разрушение сложных соединений на более простые с образованием из них во второй фазе сбраживания при pH менее 7,2 более плотных жирных кислот и аминокислот, которые стекают из камеры 4 вниз в камеру 5, где при более высоком значении pH осуществляется завершающая фаза последующего анаэробного сбраживания с образованием биогаза с большим содержанием метана. Отвод менее калорийного биогаза из внешней камеры 4 и более богатого метаном биогаза из внутренней камеры 5 производится через патрубки 12 и 13. Поступление биогаза снизу вверх от днища 2 к куполу 3 обеспечивает эффективное перемешивание сбраживаемой массы в камере 5, создает в верхней части купола 3 постоянно "кипящую" поверхность жидкости, препятствуя тем самым образованию "корки", способствуя при этом досбраживанию легких частиц массы и поглощению из биогаза сероводорода, используемого в сбраживаемой массе на формирование симбиоза микроорганизмов, осуществляющих в метантенке анаэробное сбраживание органики. Fresh liquefied and crushed organic waste with a moisture content of 93 ± 4% through a nozzle 9 under pressure is introduced into the external chamber 4, where 10 jets of different directions from the tee are mixed with the contents of the chamber 4. The light inclusions that pop up are difficult to break and contain cellulose, lignin, fats, proteins and other substances are mixed with the mass fermented in the chamber 4 and seeded with the symbiosis of cleaving (hydrolyzing) microorganisms contained in it, which ensure the destruction of complex compounds in the first phase of anaerobic digestion simpler ones with the formation of them in the second phase of fermentation at pH less than 7.2 more dense fatty acids and amino acids that flow from chamber 4 down to chamber 5, where at a higher pH value the final phase of the subsequent anaerobic digestion is carried out with the formation of biogas high in methane. The removal of less caloric biogas from the outer chamber 4 and more methane-rich biogas from the inner chamber 5 is carried out through the nozzles 12 and 13. The intake of biogas from bottom to top from the bottom 2 to the dome 3 provides effective mixing of the fermented mass in the chamber 5, creates constantly in the upper part of the dome 3 the "boiling" surface of the liquid, thereby preventing the formation of a "crust", while promoting the fermentation of light particles of the mass and the absorption of hydrogen sulfide from biogas used in the fermented mass to form a symbiosis of micropores ganisms carrying out anaerobic digestion of organics in the digester.

Claims

A methane tank containing a tank with a side wall and a conical bottom and a dome, a concentric baffle located inside the tank, mounted on its dome and dividing the tank into external and internal chambers, pipes for supplying organic waste and removal of fermented sediment, as well as pipes for removing biogas from the outside and internal chambers, while the partition does not reach the bottom of the tank and has a bell in the lower part that extends to the bottom of the tank, characterized in that in the side wall around the perimeter of the tank, A circular, oval, square, rectangular or polygonal shape in plan, below the bell of the septum there is a reflector convex to the center of the tank in the form of an internal part of a hollow or solid ring having a circular, oval or rhomboid cross-section in cross-section, the internal size of the reflector being smaller than the size of the lower parts of the bell of the septum, and the pipe for supplying organic waste is located in the outer chamber of the tank.