Аэрационный биореактор

Аэрационный биореактор

Реферат

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для переработки органических отходов с получением удобрений.

Известен биореактор, верхняя часть которого соединена с напорным трубопроводом, соединяющим воздуходувку с расположенной под перфорированным дном полостью корпуса [1].

Также известно устройство для осуществления способа приготовления компоста многоцелевого назначения, содержащее ферментер, оборудованный напорным и вытяжным вентиляторами, системой напорных воздуховодов, пультом управления с таймером продувки и отверстиями для замера температуры и содержания кислорода в смеси [2].

Недостатками этих устройств является цикличность работы, низкое качество компоста из-за потери биогенных элементов и загрязнения окружающей среды вредными газами.

Наиболее близким к заявляемому устройству является аэрационный биореактор для приготовления удобрений, содержащий корпус, сообщенный посредством воздуховода с воздуходувкой, устройство для подачи исходного материала и приспособление для его распределения, выполненное в виде лопастей, горизонтальный выгрузной шнек, зонды для измерения температуры и контроля воздушной смеси [3-прототип].

Недостатками данной установки являются:

- высокая вероятность сводообразования и затрудненный проход компостируемого материала через корпус из-за большого количества горизонтально расположенных растяжек и перфорированных труб;

- невозможность равномерного распределения загружаемого компостируемого материала лопастями, что ведет к нерациональному использованию объема биореактора;

- отсутствие средств для поддержания необходимого газового состава по концентрации кислорода;

- загрязнение атмосферного воздуха вредными выбросами и болезнетворными бактериями.

Целью изобретения является улучшение процесса разгрузки, снижение вероятности образования сводов, улучшение равномерности распределения материала при загрузке, увеличение эффективности установки за счет обогащения газового состава смеси кислородом, снижение загрязнения окружающей среды.

Поставленная цель достигается тем, что аэрационный биореактор, содержащий корпус, сообщенный посредством воздуховода с воздуходувкой, устройство для подачи исходного материала и приспособление для его распределения, выполненное в виде лопастей, горизонтальный выгрузной шнек, зонды для измерения температуры и контроля воздушной смеси, согласно изобретению имеет дополнительно вертикальный разгрузочный шнек, а лопасти установлены на валу вертикального шнека в его верхней части. Кроме этого, аэрационный биореактор содержит генератор кислорода и озонатор.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен общий вид аэрационного биореактора.

Аэрационный биореактор содержит закрытый теплоизолированный корпус 1, устройство для подачи исходного материала в виде скребкового транспортера 2, горизонтальный выгрузной шнек 3, вертикальный разгрузочный шнек 5 с валом 4, в верхней части которого установлено приспособление для распределения исходного материала, выполненное в виде лопастей 6, воздуходувку 7, сообщенную посредством воздуховода 8 с корпусом 1, генератор кислорода 9, озонатор 10, зонды для измерения температуры 11 и контроля воздушной смеси 12.

Аэрационный биореактор работает следующим образом. Органические отходы, например навоз и углеродосодержащий наполнитель, перемешиваются с получением материала влажностью 50-60%, буртуются и выдерживаются в течение 3-5 суток. Далее любым погрузочным средством материал направляется в приямок наклонного скребкового транспортера 2, который загружает исходное сырье в закрытый теплоизолированный корпус 1, преимущественно цилиндрической формы, с конусным перфорированным дном, причем угол наклона образующей конусного дна к горизонтальной плоскости составляет 50°. Равномерность распределения материала по всему объему корпуса обеспечивается лопастями 6, установленными в верхней части вала 4. Компостируемый материал с помощью вертикального шнека 5 медленно проходит через биореактор в противоток поступающему со дна воздуху. Воздух поступает в корпус биореактора при помощи воздуходувки 7 по воздуховоду 8, при этом он обогащается кислородом до концентрации 25-30% благодаря подключенному к воздуховоду генератору кислорода 9. Обогащение атмосферного воздуха кислородом способствует интенсификации биотермического процесса, благодаря этому срок компостирования снижается. Создание в биореакторе благоприятных условий для развития мезо- и термофильной микрофлоры приводит к интенсивному разложению органического вещества смеси, которое сопровождается резким повышением температуры массы до 65-75°С, чем обеспечивается гигиенизация компоста. Таким образом обеззараживается материал, находящийся в биореакторе более 2 суток. Болезнетворные бактерии и патогенная микрофлора, уносимые поступающим снизу воздухом из верхнего слоя вновь поступившего на переработку материала, обеззараживается озонатором 10, расположенным в верхней части корпуса биореактора.

Помимо этого, нейтрализуются вредные газы, выделяющиеся при разложении компостируемого материала, например аммиак NH₃, взаимодействуя с озоном О₃ в присутствии кислорода O₂, превращается в аммиачную селитру NH₄NO₃ - твердое вещество, которое является одним из основных минеральных удобрений, используемых в сельском хозяйстве.

Таким образом практически полностью исключается загрязнение атмосферы, и, помимо этого, происходит обогащение компостного материала азотосодержащими минеральными удобрениями.

В присутствии кислорода микроорганизмы переводят питательные вещества (азот, фосфор, калий), содержащиеся в компостируемом материале в формы, более доступные для растений. Измерение температурного режима производится при помощи зонда 11, расположенного на вертикальном валу 4, а контроль воздушной смеси осуществляется при помощи зонда 12. Продолжительность пребывания материала в биореакторе составляет 5 суток. При разгрузке вертикальный шнек 5 на валу 4 разрушает своды, образующиеся в сужающейся части корпуса, и подает удобрение на горизонтальный выгрузной шнек 3. Благодаря наличию вертикального разгрузочного шнека 5 полностью исключается вероятность сводообразования и увеличивается скорость разгрузки биореактора.

Аэрационный биореактор обеспечивает поточный способ производства компоста, когда с одновременной выгрузкой готового продукта снизу идет загрузка исходного сырья в верхнюю часть корпуса. При этом энергия, выделяющаяся при разложении органического вещества компостной смеси, идет как на поднятие температуры внутри данного слоя, так и на разогрев вновь поступившего материала. Подаваемый со дна биореактора воздух, обогащенный кислородом, равномерно распределяет тепло биохимических реакций разложения внутри материала. Наличие озонатора в верхней части биореактора полностью исключает загрязнение атмосферы вредными газами и болезнетворными бактериями.

Аэрационный биореактор круглогодичен в использовании, емкость его зависит от необходимой производительности.

Получаемый компост имеет рыхлую структуру, безупречен с гигиенической точки зрения. Компост без потерь сохраняет свои удобрительные свойства даже при длительном хранении без укрытия. При его использовании резко снижается вероятность накопления в продукции опасных количеств нитратов, нитритов и др. токсичных веществ. Готовый продукт не содержит всхожих семян сорных растений.

Источники информации

1. GB 1591502 А, C05F 3/00, 24.06.1981.

2. RU 2112764 C1, C05F 3/00, 10.06.1998.

3. RU 2044435 C1, A01C 3/02, 27.09.1995.

1. Аэрационный биореактор, содержащий корпус, сообщенный посредством воздуховода с воздуходувкой, устройство для подачи исходного материала и приспособление для его распределения, выполненное в виде лопастей, горизонтальный выгрузной шнек, зонды для измерения температуры и контроля воздушной смеси, отличающийся тем, что биореактор имеет дополнительно вертикальный разгрузочный шнек, а лопасти установлены на валу вертикального шнека в его верхней части.

2. Аэрационный биореактор по п.1, отличающийся тем, что содержит генератор кислорода и озонатор.