способ переработки отходов животноводства в удобрение и установка для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ переработки отходов животноводства в удобрения, включающий накопление, разбавление и усреднение отходов, их подогрев, сбраживание и разделение на твердую и жидкую фракции, обеззараживание жидкой фракции и обезвоживание твердой фракции, сбор и накопление биогаза, отличающийся тем, что сбраживание отходов ведут в реакторе в течение 2 3 суток при 42 - 43^oС, твердую фракцию перед обезвоживанием обеззараживают, а жидкую фракцию после разделения отходов нагревают и обеззараживают в метантенке в течение 5 7 суток при 56 57^oС, причем отходы животноводства нагревают и разбавляют обеззараженной жидкой фракцией.

2. Установка для переработки отходов животноводства в удобрения, содержащая сообщенный с трубопроводом подачи отходов усреднитель, который посредством насоса соединен с метантенком, имеющим выходной патрубок отвода жидкой фракции, узел разделения сброженной массы на фракции с патрубками отвода жидкой и твердой фракций, устройство для обезвоживания твердой фракции и средство обеззараживания жидкой фракции, приспособление для нагрева отходов, выполненное в виде основного теплообменника с входными и выходными патрубками отходов и патрубками подачи и отвода теплового агента, газгольдер, сообщенный с имеющим патрубок отвода биогаза метантенком посредством компрессора, насос, трубопроводы, отличающаяся тем, что она снабжена кислотогенным реактором, который своим входным патрубком соединен с выходным патрубком отходов основного теплообменника, а выходным с упомянутым узлом разделения сброженной массы на фракции, а также дополнительным теплообменником и средством обеззараживания твердой фракции, при этом дополнительный теплообменник соединен с патрубком отвода жидкой фракции указанного узла разделения посредством насоса, а средство обеззараживания твердой фракции установлено на входе устройства для ее обезвоживания и выполнено в виде смесителя, сообщенного с бункером для негашеной извести, причем выходной патрубок отвода жидкой фракции метантенка соединен посредством трубопровода с патрубком подачи теплового агента основного теплообменника, который патрубком отвода теплового агента соединен с усреднителем.

3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что она снабжена фильтром очистки биогаза, который соединен с патрубком отвода биогаза метантенка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области переработки отходов сельскохозяйственного производства. Преимущественно изобретение предлагается использовать при переработке птичьего помета.

Известны установки и способ переработки отходов животноводства [1] Установка содержит накопитель отходов, теплообменник, сепаратор, сушильный агрегат, реактор-обеззараживатель.

Способ переработки заключается в том, что отходы нагревают, обеззараживают, отделяют сухой остаток, осушают и направляют потребителю.

Недостатком известных устройств и способа являются большие габариты из-за неэффективности работы реактора-обеззараживателя, использующих неорганические реагенты, значительное энергопотребление на привод насосов из-за отсутствия разбавителей в накопителе отходов, большой расходы воды или пара, подаваемого в теплообменник, недостаточная очистка. Установленные режимы работы обеспечивают значительную по длительности продолжительность реализации способа.

Более совершенной является установка для переработки отходов, известная из литературы [2] содержащая накопитель отходов с жидкостным разбавителем, теплообменник, метантенки, сепаратор, блок очистки, компремирования и хранения биогаза. Недостатком этой установки является относительно продолжительный по времени процесс обеззараживания, что объясняется наличием двух метантенков с большим временем выдержки и большим потребным суммарным объемом. Кроме того при эксплуатации установки требуется значительный расход воды для разбавления отходов, ей присущи потери тепловой энергии с жидкостью, выводимой в отстойник, а сухой остаток, выводимый из сепаратора, недостаточно осушен и обеззаражен, при этом газ, выделяемый из отходов в метантенках, также содержит вредные примеси.

Из вышеприведенной литературы [2] известен способ переработки навоза и производства удобрений, в процессе которого навоз разбавляют водой, подогревают, обеззараживают в реакторе с выдержкой 7-10 суток, отделяют от него жидкость и твердую фракцию выдают потребителю.

Основным недостатком способа является его длительность (до 10 суток), большие материальные затраты.

Задачей, на решение которой направлены заявляемые изобретения устройство и способ, является переработка навоза, преимущественно куриного помета, получение удобрений, газа и обеззараженной жидкости в установке с минимальными габаритами, при малых затратах энергетических и материальных ресурсов с максимальной степенью обеззараживания и в минимальные сроки.

Вышеотмеченный технический результат достигается тем, что в предложенной установке перед метантенком установлен кислотогенный реактор, на выходе из которого установлены последовательно сепаратор, смеситель твердой фракции с негашеной известью и осушитель, а на выходе из сепаратора по жидкой фракции последовательно установлены насос, теплообменник и метантенк анаэробный фильтр, при этом на входе в кислотогенный реактор установлен рекуператор, вход которого по греющей среде соединен с выходом жидкости из метантенка, а выход с накопителем и магистралью сброса.

Исследования показали, что наиболее приемлемым, как по габаритам, так и по продолжительности процесса (а следовательно и по энергетическим и материальным затратам), является вариант, в котором на 1-й стадии обеззараживается вся масса навоза, а на второй стадии после разделения на сухую и жидкую фракции обеззараживание в анаэробном фильтре только жидкой фракции с одновременным удалением, очисткой и компремированием выделяющегося биогаза, что объясняется более высокими скоростями конверсии в анаэробном фильтре при наличии жидкой фракции с малой концентрацией сухого вещества. Поэтому двухстадийное обеззараживание позволяет уменьшить габариты установки и сократить время процесса.

Кроме того, уменьшение количества сливаемой воды за счет использования рециркулята достигается тем, что в предложенной установке жидкостной разбавитель накопителя сообщен с теплообменником, в котором циркулирует отсепарированная и очищенная жидкость. Этот же признак способствует утилизации тепла от жидкости, выводимой в отстойник, и следовательно, повышению эффективности установки. При этом практически полное обеззараживание твердой фракции (удобрения) достигнуто тем, что предложенная установка содержит смеситель, к которому подключен бункер с негашеной известью.

Поставленная задача реализуется способом, при котором всю массу навоза выдерживают в кислотогенном реакторе в течение трех суток при температуре 42-43^оС, а затем, после сепарирования, жидкую фракцию выдерживают 5-7 суток при температуре 56-57^оС.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

На чертеже: 1 блок нейтрализации; 2 блок очистки, компремирования и хранения газа; 3 накопитель навоза; 4 труба жидкостного разбавителя; 5 насос подачи; 6 трубопровод подачи навоза; 7 основной теплообменник; 8 кислотогенный реактор; 9 сепаратор; 10 магистраль вывода сухого остатка; 11 шнековый смеситель; 12 бункер с негашеной известью; 13 осушитель; 14 фасовочный аппарат; 15 магистраль вывода жидкой фракции; 16 дополнительный насос; 17 дополнительный теплообменник; 18 метантенк-анаэробный фильтр; 19 магистраль вывода горячей жидкости; 20 тройник-раздатчик; 21 трубопровод выходной; 22 трубопровод подмешивания; 23 трубопровод вывода биогаза; 24 фильтр; 25 газгольдер; 26 компрессор; 27 сборник газа; 28 газовая магистраль.

Установка работает следующим образом.

Из накопителя навоза 3 нативный помет, разведенный в 2-2,5 раза рециркулятом (обменной жидкой фракцией), подаваемым из метантенка-анаэробного фильтра (18) через трубу 4 жидкостного разбавителя насосом подачи 5 подводится по трубопроводу 6 в теплообменник 7, где он нагревается до температуры 42-43^оС и далее горячий навоз загружается в кислотогенный реактор 8, в котором выдерживается (сбраживается) 2-3 суток.

Затем сброженная масса поступает в сепаратор 9, (любого типа, например, центрифуга), где происходит разделение на жидкую и твердую фракции. По магистрали 28 выделяющийся газ (смесь CO₂ и Н₂) подается в метантенк-анаэробный фильтр 18 для стимулирования метангенерации. По магистрали 10 твердая фракция поступает в шнековый смеситель 11, куда из бункера 12 подводится негашеная известь для окончательного обеззараживания. Далее, пройдя осушитель 13, сухая фракция готовый продукт, используемый как удобрение, подается в фасовочный аппарат 14 для получения коммерческого продукта. Поскольку жидкую фракцию необходимо нейтрализовать более длительное время и при более высокой температуре, чем остальную массу навоза (см.[2]) из сепаратора 9 жидкость по магистрали 15 подводится в дополнительный насос 16, откуда поступает в дополнительный теплообменник 17. Необходимый температурный режим в теплообменнике устанавливается подачей любой греющей среды, например, горячей воды. Нагретая до температуры 56-57^оС жидкость поступает в метантенк-анаэробный фильтр (18), в котором с помощью иммобилизованных бактерий происходит разложение остаточных органических веществ до СН₄ и CO₂. Обеззараженная жидкость (рециркулят) возвращается из метантенка-анаэробного фильтра 18 по магистрали 19 в теплообменник 7, где она отдает свое тепло навозу. Далее охлажденная жидкость через тройник 20 по выходному трубопроводу 21 выводится в отстойник (не показано), а по трубопроводу 22 поступает в трубу 4 жидкостного разбавителя, чтобы обеспечить заданную вязкость массе в накопителе 3.

Выделяющийся в метантенке-анаэробном фильтре 18 биогаз (метан, водород и т. п.) по трубопроводу 23 отводится в блок очистки, компремирования и хранения газа 2, где они очищаются в фильтре 24, накапливаются в газгольдере 25, сжимаются в компрессоре 26 и отводятся в сборник 27 и далее в энергетический узел (не показано), который может включать водогрейный котел или газогенератор.

Способ переработки отходов животноводства и производства удобрений осуществляется следующим образом. Массу отходов (навоза), разбавленную жидким рециркулятом до определенной вязкости, нагревают до температуры 42-43^оС, подают в биореактор кислотогенной фазы и оставляют на брожение в течение 2-3 суток. Далее обеззараженную массу сепарируют на жидкую и твердую фракции, жидкую фракцию нагревают до температуры 56-57^оС и пода-ют в метантенк-анаэробный фильтр, где оставляют на обеззараживание не менее, чем на 7 суток. По истечении 7 суток горячую жидкость направляют в отстойник, предварительно отобрав у нее часть тепла, идущую на подогрев навоза, подаваемого в биореактор кислотогенной фазы.