RU2690463C1 - Method of anaerobic processing of liquid organic wastes - Google Patents
Method of anaerobic processing of liquid organic wastes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2690463C1 RU2690463C1 RU2019102334A RU2019102334A RU2690463C1 RU 2690463 C1 RU2690463 C1 RU 2690463C1 RU 2019102334 A RU2019102334 A RU 2019102334A RU 2019102334 A RU2019102334 A RU 2019102334A RU 2690463 C1 RU2690463 C1 RU 2690463C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vortex layer
- primary
- waste
- anaerobic
- digester
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title abstract description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 24
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 claims abstract description 5
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims description 7
- 230000029087 digestion Effects 0.000 claims description 6
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 3
- 239000010808 liquid waste Substances 0.000 claims 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 18
- 238000000227 grinding Methods 0.000 abstract description 7
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 11
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 8
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 3
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 description 3
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 3
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 2
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 2
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 2
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000003895 organic fertilizer Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 238000001845 vibrational spectrum Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 238000010564 aerobic fermentation Methods 0.000 description 1
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010828 animal waste Substances 0.000 description 1
- 239000003124 biologic agent Substances 0.000 description 1
- 238000013452 biotechnological production Methods 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 244000144972 livestock Species 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 1
- 238000009304 pastoral farming Methods 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 244000144977 poultry Species 0.000 description 1
- 238000009374 poultry farming Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 241001148471 unidentified anaerobic bacterium Species 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
- C02F11/02—Biological treatment
- C02F11/04—Anaerobic treatment; Production of methane by such processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
- B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
- B02C13/00—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills
- B02C13/10—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills with horizontal rotor shaft and axial flow
- B02C13/12—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills with horizontal rotor shaft and axial flow with vortex chamber
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/28—Anaerobic digestion processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F9/00—Multistage treatment of water, waste water or sewage
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
- C12M1/42—Apparatus for the treatment of microorganisms or enzymes with electrical or wave energy, e.g. magnetism, sonic waves
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области утилизации концентрированных органических субстратов, пригодных к дальнейшему использованию в условиях производств - их источников или в смежных областях.The invention relates to the field of utilization of concentrated organic substrates suitable for further use in the conditions of production - their sources or in related areas.
Источниками таких субстратов могут быть предприятия агропромышленного комплекса - животноводческие и птицеводческие комплексы (бесподстилочный навоз, помет), перерабатывающие предприятия. При этом субстратами могут выступать осадки локальных очистных сооружений, последрожжевая барда. В жилищно-коммунальном хозяйстве такими субстратами являются избыточный активный ил, осадки городских очистных сооружений.Sources of such substrates can be enterprises of the agro-industrial complex - livestock and poultry-farming complexes (man-made manure, litter), processing enterprises. In this case, the substrates can act precipitation of local sewage treatment plants, post-yeast bard. In the housing and utilities sector, such substrates are surplus activated sludge, precipitation of urban sewage treatment plants.
К перспективному развитию биотехнологии для утилизации органических отходов относится интенсификация биопроцессов как за счет повышения потенциала биологических агентов, так и за счет усовершенствования оборудования. Важным этапом биотехнологического производства полезных продуктов из органических отходов является тщательная подготовка исходного сырья перед анаэробной обработкой с целью создания питательной среды для культивирования микроорганизмов и получение качественной смеси, подаваемой в основной аппарат-биореактор (метантенк).The promising development of biotechnology for the disposal of organic waste is the intensification of bioprocesses, both by increasing the potential of biological agents, and by improving equipment. An important step in the biotechnological production of useful products from organic waste is the thorough preparation of raw materials before anaerobic treatment in order to create a nutrient medium for the cultivation of microorganisms and to obtain a high-quality mixture fed to the main bioreactor apparatus (methane tank).
Все известные устройства и способы с единой технологией переработки, заключающейся в создании условий для микробиологической переработки биомассы метанобразующими анаэробными бактериями в одном или нескольких этапах, предусматривают подготовку сырья от простого перемешивания до тщательного измельчения смеси перед загрузкой в биореактор.All known devices and methods with a single processing technology, which consists in creating conditions for the microbiological processing of biomass by methane-forming anaerobic bacteria in one or several stages, provide for the preparation of raw materials from simple mixing to thorough grinding of the mixture before loading into the bioreactor.
Известен способ для переработки различных жидких органических отходов, например навоза, птичьего помета и т.п., в биогаз и жидкое органическое удобрение (патент РФ №2370457, МПК C02F 3/28, опубл. 20.10.2009). Для интенсификации процесса сбраживания при подготовке сырья исходное сырье измельчают, перемешивают и дополнительно подают жидкость, полученную из влажного органического удобрения после слива из анаэробного биореактора.There is a method for processing various liquid organic waste, such as manure, poultry manure, etc., into biogas and liquid organic fertilizer (RF Patent No. 2370457, IPC C02F 3/28, publ. 10/20/2009). To intensify the process of fermentation in the preparation of raw materials, the raw materials are crushed, mixed and additionally supplied with liquid obtained from wet organic fertilizer after draining from an anaerobic bioreactor.
Недостатком известного способа являются высокие энергетические затраты на процесс измельчения и перемешивания.The disadvantage of this method is the high energy costs of the grinding process and mixing.
Известен способ переработки органических отходов, в которых перемешивание, измельчение и гомогенизацию органических отходов осуществляют путем воздействия на смесь электрогидравлическими разрядами, циклически перемещающимися по длине аппарата (патент РФ №2135437, МПК C05F 3/00, опубл. 27.08.1999).There is a method of processing organic waste, in which mixing, grinding and homogenization of organic waste is carried out by exposing the mixture to electro-hydraulic discharges cyclically moving along the length of the apparatus (RF Patent No. 2135437, IPC C05F 3/00, publ. 27.08.1999).
Недостатком известного способа является то, что в получаемом удобрении остаются легкоразлагаемые органические вещества, которые при их разложении в почве будут образовывать летучие жирные кислоты, приводя к закислению почвы, т.е. удобрение не стабилизировано по органике. Кроме того, неизбежная ограниченность числа электродов приводит к тому, что обработке подвергается не весь водный субстрат, а только часть, прилегающая к каналу прохождения разряда, что снижает эффект обработкиThe disadvantage of this method is that easily degradable organic substances remain in the resulting fertilizer, which, when decomposed, will form volatile fatty acids in the soil, leading to acidification of the soil, i.e. fertilizer is not stabilized by organics. In addition, the inevitable limitation of the number of electrodes leads to the fact that not the entire water substrate is subjected to treatment, but only the part adjacent to the discharge channel, which reduces the effect of the treatment
Известен способ получения органических удобрений из продуктов жизнедеятельности животных с целью их утилизации и получения высокоэффективного удобрения диспергированием органической составляющей, гидроударным воздействием на смесь в процессе ее циркуляции по замкнутому контуру (патент РФ №2258686, МПК C05F 3/00, опубл. 20.08.2005).A known method of producing organic fertilizers from animal waste products for the purpose of their utilization and obtaining highly efficient fertilizer by dispersing the organic component, hydropercussion effects on the mixture during its circulation in a closed loop (RF patent №2258686, IPC C05F 3/00, publ. 20.08.2005) .
Недостатком известного способа являются высокие затраты электрической энергии на процесс диспергирования, поскольку энергия привода диспергатора расходуется на нагрев жидкости до высоких температур (97°С).The disadvantage of this method is the high cost of electrical energy in the dispersion process, since the drive energy of the dispersant is spent on heating the liquid to high temperatures (97 ° C).
Известен способ получения биогумуса из органических отходов, включающий последовательное аэробное, а затем анаэробное брожение отходов с поддержанием температуры 65-75°С. Перед брожением готовят смесь органических отходов и воды, а брожение ведут в замкнутом контуре при температуре 65-75°С, в котором осуществляют циркуляцию смеси. При аэробном брожении на смесь воздействуют сначала низкочастотной, а затем высокочастотной составляющей колебательного спектра ультразвукового поля, причем воздействие высокочастотной составляющей колебательного спектра ультразвукового поля осуществляют совместно с воздействием света актиничного диапазона, а при анаэробном брожении смесь подвергают магнитной обработке (патент РФ №2207328, МПК C05F 7/00, C02F 11/00, опубл. 27.06.2003).A method of obtaining biohumus from organic waste, including sequential aerobic, and then anaerobic fermentation of waste with maintaining a temperature of 65-75 ° C. Before fermentation, a mixture of organic waste and water is prepared, and fermentation is carried out in a closed loop at a temperature of 65-75 ° C, in which the mixture is circulated. During aerobic fermentation, the mixture is exposed first to the low-frequency and then the high-frequency component of the vibrational spectrum of the ultrasonic field, and the high-frequency component of the vibrational spectrum of the ultrasonic field is combined with the action of light of the actinic range, and the mixture is magnetically treated during anaerobic fermentation (RF patent No. 2207328, IPC C05F 7/00, C02F 11/00, published on 27.06.2003).
Недостатком известного способа является снижение выхода биогаза за счет аэробного окисления органического вещества на первой стадии, а также высокие затраты электроэнергии на ультразвуковые излучатели.The disadvantage of this method is to reduce the biogas yield due to aerobic oxidation of organic matter in the first stage, as well as the high cost of electricity for ultrasonic emitters.
Известен способ переработки органических субстратов в удобрения и газообразный энергоноситель, согласно которому исходный субстрат подвергают аэробной обработке с образованием нагретого и гидролизованного субстрата и нагретых влажных кислородосодержащих газов, анаэробный обработке с образованием нагретого эффлюента и биогаза и разделению на фракции, в котором разделение на фракции производят после аэробной обработки, анаэробной обработке подвергают жидкую фракцию, нагретый эффлюент используют в качестве теплоносителя для регулирования теплового режима аэробной обработки и в качестве источника аммонийного азота для обогащения твердой фракции, а нагретые влажные кислородосодержащие газы используют для предварительного нагрева и аэрации исходного субстрата (патент РФ №2500628, МПК C02F 11/02, C02F 11/12, B09B 3/00, опубл. 10.12.2013, Бюл. №34).There is a method of processing organic substrates into fertilizers and gaseous energy carrier, according to which the initial substrate is subjected to aerobic treatment with the formation of heated and hydrolyzed substrate and heated moist oxygen-containing gases, anaerobic treatment with the formation of heated effluent and biogas and separation into fractions, in which the separation into fractions is produced after aerobic treatment, anaerobic treatment is subjected to a liquid fraction, the heated effluent is used as a coolant to regulate thermal conditions of aerobic treatment and as a source of ammonium nitrogen for the enrichment of the solid fraction, and the heated wet oxygen-containing gases are used for preheating and aeration of the initial substrate (RF patent №2500628, IPC C02F 11/02, C02F 11/12, B09B 3/00 , published 10.12.2013, Bull. No. 34).
Недостатком известного способа является распад части органического вещества (до 15%) на стадии аэробной предобработки, за счет аэробного окисления органического вещества, что приводит к пропорциональному снижению выхода биогаза.The disadvantage of this method is the decay of part of the organic matter (up to 15%) at the stage of aerobic pretreatment, due to the aerobic oxidation of organic matter, which leads to a proportional decrease in the output of biogas.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ подготовки сырья для анаэробной переработки органических отходов, а также установка подготовки сырья вышеуказанным способом (патент РФ №2535967, МПК С12М 1/42, C05F 3/06, C05F 9/00, опубл. 20.12.2014). Способ характеризуется тем, что в едином объеме герметичной емкости одновременно с подогревом производят дегазацию смеси путем вакуумирования и последующую обработку. Обработку осуществляют воздействием энергией ультразвукового гидродинамического излучателя на поток смеси при ее циркуляции в замкнутом контуре герметичной емкости. В качестве жидкости для смешивания сырья используют жидкую фракцию слива из биореактора. Процесс подготовки сырья завершают после нагрева смеси до заданной температуры, соответствующей температуре первой стадии процесса биореактора.The closest in technical essence of the present invention is a method of preparing raw materials for the anaerobic processing of organic waste, as well as the installation of the preparation of raw materials by the above method (RF patent No. 2535967, IPC C12M 1/42, C05F 3/06, C05F 9/00, publ. 20.12 .2014). The method is characterized by the fact that in a single volume of an airtight container, simultaneously with heating, the mixture is degassed by evacuation and subsequent processing. The treatment is carried out by the influence of the energy of the ultrasonic hydrodynamic emitter on the flow of the mixture when it is circulated in a closed loop of the sealed container. As a liquid for mixing raw materials use the liquid fraction of the drain from the bioreactor. The process of preparing raw materials is completed after heating the mixture to a predetermined temperature corresponding to the temperature of the first stage of the bioreactor process.
Недостатком известного способа являются высокие энергетические затраты на процесс предварительной обработки, при его низкой эффективности, длительность процесса сбраживания в мезофильном режиме (37°С), а также невозможность обеспечения санитарно-гигиенических требований к обработанным отходам.The disadvantage of this method is the high energy costs of the pretreatment process, with its low efficiency, the duration of the process of digestion in the mesophilic mode (37 ° C), as well as the impossibility of meeting the sanitary and hygienic requirements for the treated waste.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение энергетической эффективности процесса анаэробной переработки жидких органических отходов и улучшение качественных характеристик сброженной массы.The task of the invention is to increase the energy efficiency of the process of anaerobic processing of liquid organic waste and improving the quality characteristics of fermented mass.
В результате использования предлагаемого изобретения появляется возможность повысить эффективность процесса анаэробной переработки жидких органических отходов путем предварительной обработки в первичном аппарате вихревого слоя, за счет тонкодисперсного измельчения, улучшающего реологические свойства субстрата и доступность питательных веществ для микроорганизмов, частичного гидролиза органических соединений, увеличивающего степень разложения органического вещества и соответственно выход целевого продукта - биогаза, внесения микрочастиц железа, позволяющего сократить периода запуска биореактора, увеличить скорость образования и конечный выход метана, обеспечить более полное разложение субстрата, повысить адаптивную способность микробного сообщества к неблагоприятным условиям (например, избыточное накопление летучих жирных кислот (ЛЖК) или Н2, снижение рН) за счет истирания рабочего органа (стальные иглы), провести обеззараживание сброженного массы и улучшить ее седиментационные свойства путем постобработки во вторичном аппарате вихревого слоя, за счет разрушения клеточных стенок микроорганизмов и коллоидных структур, при этом тепловая энергия, образующаяся в результате работы первичного и вторичного аппаратов вихревого слоя передается теплоносителю, циркулирующему по контуру «теплообменники индукторов первичного и вторичного аппаратов вихревого слоя - теплообменник метантенка» для обеспечения термофильного температурного режима работы метантенка.As a result of the use of the invention, it is possible to increase the efficiency of the process of anaerobic processing of liquid organic waste by pretreatment in the primary apparatus of the vortex layer, due to fine grinding, which improves the rheological properties of the substrate and the availability of nutrients for microorganisms, partial hydrolysis of organic compounds, increasing the degree of decomposition of organic matter and, accordingly, the yield of the target product - biogas, microparticles of iron, which allows to reduce the launch period of the bioreactor, increase the rate of formation and the final yield of methane, provide a more complete decomposition of the substrate, increase the adaptive ability of the microbial community to adverse conditions (for example, excessive accumulation of volatile fatty acids (HFA) or H 2 , lower pH) through abrasion of the working body (steel needles), to disinfect the fermented mass and improve its sedimentation properties by post-processing in the secondary apparatus of the vortex layer, due to p destruction of cell walls of microorganisms and colloidal structures, while the thermal energy resulting from the operation of the primary and secondary devices of the vortex layer is transferred to the coolant circulating along the circuit "heat exchangers of the inductors of the primary and secondary devices of the vortex layer - heat exchanger of the methane tank" to ensure the thermophilic operating temperature of the methane reactor, and the thermal conditioner of the methane tank and the secondary device of the vortex layer are provided with a heat exchanger
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе анаэробной переработки жидких органических отходов, включающем предварительную обработку отходов и их анаэробное сбраживание в метантенке, согласно изобретению, предварительную обработку отходов, заключающуюся в тонкодисперсном измельчении малорастворимых компонентов органических отходов, частичном гидролизе органических веществ, а также внесении в субстрат микрочастиц железа, образующихся за счет истирания рабочего органа, осуществляют в первичном аппарате вихревого слоя, затем полученный субстрат подают в метантенк для анаэробного сбраживания в термофильных условиях, а сброженную массу обрабатывают во вторичном аппарате вихревого слоя, обеспечивая разрушение клеток микроорганизмов и коллоидных структур, образующихся в результате термофильной анаэробной обработки в метантенке, причем предварительную обработку осуществляют в рабочей камере первичного аппарата вихревого слоя в течение от 0,5 до 1 мин при частоте вращения магнитного поля от 50 до 120 Гц, а сброженную массу обрабатывают во вторичном аппарате вихревого слоя в течение от 1 до 4 мин при частоте вращения магнитного поля от 50 до 120 Гц, после обработки в аппарате вихревого слоя сброженную массу направляют для разделения на фракции, при этом тепловую энергию, образующуюся в результате работы первичного и вторичного аппаратов вихревого слоя используют для обеспечения термофильного температурного режима работы метантенка.The above technical result is achieved by the fact that in the proposed method of anaerobic processing of liquid organic waste, including pre-treatment of waste and their anaerobic digestion in the digester, according to the invention, pre-treatment of waste, which consists in finely disintegrating poorly soluble components of organic waste, partial hydrolysis of organic substances, as well as the introduction of iron microparticles into the substrate, which are formed due to abrasion of the working body, is carried out in the primary apparatus of the vortex layer, then the resulting substrate is fed to the digester for anaerobic digestion in thermophilic conditions, and the fermented mass is processed in the secondary apparatus of the vortex layer, ensuring the destruction of microorganism cells and colloidal structures formed as a result of thermophilic anaerobic processing in the digester, and the pretreatment is carried out in working chamber of the primary apparatus of the vortex layer within 0.5 to 1 min at a frequency of rotation of the magnetic field of 50 to 120 Hz, and the fermented mass is processed in the secondary apparatus of the vortex layer for 1 to 4 minutes at a frequency of rotation of the magnetic field of 50 to 120 Hz, after processing in the apparatus of the vortex layer the fermented mass is sent for separation into fractions, while the thermal energy resulting from the operation of the primary and secondary apparatus of the vortex layer is used to provide a thermophilic temperature mode of operation of the digester.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена блок-схема способа анаэробной переработки жидких органических отходов.The essence of the invention is illustrated in the drawing, which shows a block diagram of a method of anaerobic processing of liquid organic waste.
Способ анаэробной переработки жидких органических отходов осуществляют с помощью электрофизического и механического воздействия на субстрат и сброженную массу в аппаратах вихревого слоя. Из исходных органических отходов извлекают крупные включения, затем отходы подвергают комплексной предварительной обработке в первичном аппарате вихревого слоя, заключающейся в механическом воздействии рабочего органа (стальные иглы) и вращающегося магнитного поля, при этом происходит тонкодисперсное измельчение малорастворимых компонентов органических отходов, частичный гидролиз органических веществ, а также внесение в субстрат микрочастиц железа, образующихся за счет истирания стальных игл. Тонкодисперсное измельчение малорастворимых компонентов органических отходов и частичный гидролиз органических веществ увеличивают доступность питательных веществ для консорциума микроорганизмов в метантенке. Внесение микрочастиц железа увеличивает скорость образования и конечный выход метана, обеспечивает более полное разложение субстрата и снижение необходимого объема метантенка. Подготовленный субстрат направляют в метантенк для анаэробного сбраживания с получением биогаза и сброженной массы (эффлюента). Сброженную массу направляют во вторичный аппарат вихревого слоя, в котором его подвергают комплексному воздействию механическому и вращающегося магнитного поля, при этом происходит разрушение клеток микроорганизмов и коллоидных структур, дегазация и обеззараживание, что в свою очередь улучшает водоотдающие и санитарно-гигиенические свойства сброженной массы. Обработанную во вторичном аппарате вихревого слоя сброженную массу подают в известные устройства для разделения на фракции (отстойники, центрифуги, сепараторы и т.п.). Тепловая энергия, образующаяся в процессе работы аппаратов вихревого слоя, используется для подогрева метантенка.The method of anaerobic processing of liquid organic waste is carried out using electrophysical and mechanical effects on the substrate and the fermented mass in the apparatus of the vortex layer. From the original organic waste, large inclusions are extracted, then the waste is subjected to complex pretreatment in the primary apparatus of the vortex layer, consisting in the mechanical action of the working body (steel needles) and the rotating magnetic field, while finely dispersed grinding of the low-soluble organic waste components occurs, partial hydrolysis of organic substances, as well as the introduction of iron microparticles into the substrate, which are formed due to abrasion of steel needles. Fine grinding of poorly soluble components of organic waste and partial hydrolysis of organic substances increase the availability of nutrients to a consortium of microorganisms in the digester. The introduction of iron microparticles increases the rate of formation and the final yield of methane, provides a more complete decomposition of the substrate and a decrease in the required volume of the digester. The prepared substrate is sent to the digester for anaerobic digestion with obtaining biogas and fermented mass (effluent). The fermented mass is sent to the secondary apparatus of the vortex layer, in which it is subjected to a complex effect of a mechanical and rotating magnetic field, while the cells of microorganisms and colloidal structures are destroyed, degassing and disinfection, which in turn improves the water-withdrawing and sanitary-hygienic properties of the fermented mass. The fermented mass processed in the secondary apparatus of the vortex layer is fed into the known devices for separation into fractions (settling tanks, centrifuges, separators, etc.). Thermal energy generated during the operation of the devices of the vortex layer is used to heat the digester.
Пример конкретного выполнения способа анаэробной переработки жидких органических отходов.An example of a specific implementation of the method of anaerobic processing of liquid organic waste.
Из жидких органических отходов извлекают крупные включения и с помощью насоса подают в первичный аппарат вихревого слоя для предварительной обработки. Время пребывания субстрата в рабочей камере аппарата составляет 37 сек, частоту вращения магнитного поля устанавливают 80 Гц. Затем обработанный субстрат направляют в метантенк для высокоинтенсивной анаэробной переработки в термофильных условиях. Сброженную массу из метантенка направляют во вторичный аппарат вихревого слоя, в котором время обработки сброженной массы составляет 1,5 мин при частоте вращения магнитного поля 80 Гц. После обработки в аппарате вихревого слоя сброженную массу направляют для разделения на фракции. При работе первичного и вторичного аппаратов вихревого слоя выделяется значительное количество теплоты, которая передается теплоносителю, циркулирующему по контуру «теплообменники индукторов первичного и вторичного аппаратов вихревого слоя - теплообменник метантенка». Выделяющийся биогаз из метантенка используют для получения тепловой и электрической энергии.Large inclusions are extracted from liquid organic wastes and fed to the primary apparatus of the vortex layer for pre-treatment using a pump. The residence time of the substrate in the working chamber of the apparatus is 37 seconds, the frequency of rotation of the magnetic field is set to 80 Hz. Then the treated substrate is sent to the digester for high-intensity anaerobic processing in thermophilic conditions. The fermented mass from the digester is sent to the secondary apparatus of the vortex layer, in which the processing time of the fermented mass is 1.5 minutes at a frequency of rotation of the magnetic field of 80 Hz. After processing in the apparatus of the vortex layer, the fermented mass is sent for separation into fractions. During the operation of the primary and secondary devices of the vortex layer, a significant amount of heat is released, which is transferred to the coolant circulating along the contour “heat exchangers of the inductors of the primary and secondary devices of the vortex layer - the heat exchanger of the methane tank”. The released biogas from the digester is used to produce heat and electricity.
Теплоноситель, охлаждающий индукторы первичного и вторичного аппаратов вихревого слоя с температурой 60°C направляют в теплообменник метантенка для поддержания температурного термофильного режима, что позволяет сократить затраты энергии на 15%.The coolant cooling the inductors of the primary and secondary devices of the vortex layer with a temperature of 60 ° C is sent to the heat exchanger of the digester to maintain the temperature thermophilic mode, which reduces energy costs by 15%.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019102334A RU2690463C1 (en) | 2019-01-29 | 2019-01-29 | Method of anaerobic processing of liquid organic wastes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019102334A RU2690463C1 (en) | 2019-01-29 | 2019-01-29 | Method of anaerobic processing of liquid organic wastes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2690463C1 true RU2690463C1 (en) | 2019-06-03 |
Family
ID=67037709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019102334A RU2690463C1 (en) | 2019-01-29 | 2019-01-29 | Method of anaerobic processing of liquid organic wastes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2690463C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2786392C1 (en) * | 2022-01-16 | 2022-12-20 | Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Фундаментальные основы биотехнологии" Российской академии наук" | Method for anaerobic processing of liquid organic waste |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1699965A1 (en) * | 1989-10-18 | 1991-12-23 | Всероссийский научно-исследовательский и проектно-технологический институт механизации животноводства | Method of cleaning surfaces of vacuum-filter sectors of deposits at dressing plants |
| RU2135437C1 (en) * | 1998-03-05 | 1999-08-27 | Пермский завод "Машиностроитель" | Method and installation for production of organomineral fertilizer from organic wastes |
| RU2258686C1 (en) * | 2004-02-26 | 2005-08-20 | Тихенко Виктор Николаевич | Method for preparing organic fertilizer |
| RU2370457C1 (en) * | 2008-07-14 | 2009-10-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет (ВолгГАСУ) | Unit for anaerobic digestion of organic waste |
| RU2535967C1 (en) * | 2013-09-02 | 2014-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научная интеграция" | Method of preparation of raw material for anaerobic processing of organic wastes and the unit for its implementation |
| CN104762202A (en) * | 2015-04-21 | 2015-07-08 | 天紫环保投资控股有限公司 | Straw produced methane recycling system |
| US20170305774A1 (en) * | 2014-10-30 | 2017-10-26 | Eliquo Stulz Gmbh | Method and device for the treatment of organic matter, involving recirculation of digested sludge |
-
2019
- 2019-01-29 RU RU2019102334A patent/RU2690463C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1699965A1 (en) * | 1989-10-18 | 1991-12-23 | Всероссийский научно-исследовательский и проектно-технологический институт механизации животноводства | Method of cleaning surfaces of vacuum-filter sectors of deposits at dressing plants |
| RU2135437C1 (en) * | 1998-03-05 | 1999-08-27 | Пермский завод "Машиностроитель" | Method and installation for production of organomineral fertilizer from organic wastes |
| RU2258686C1 (en) * | 2004-02-26 | 2005-08-20 | Тихенко Виктор Николаевич | Method for preparing organic fertilizer |
| RU2370457C1 (en) * | 2008-07-14 | 2009-10-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет (ВолгГАСУ) | Unit for anaerobic digestion of organic waste |
| RU2535967C1 (en) * | 2013-09-02 | 2014-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научная интеграция" | Method of preparation of raw material for anaerobic processing of organic wastes and the unit for its implementation |
| US20170305774A1 (en) * | 2014-10-30 | 2017-10-26 | Eliquo Stulz Gmbh | Method and device for the treatment of organic matter, involving recirculation of digested sludge |
| CN104762202A (en) * | 2015-04-21 | 2015-07-08 | 天紫环保投资控股有限公司 | Straw produced methane recycling system |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2786392C1 (en) * | 2022-01-16 | 2022-12-20 | Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Фундаментальные основы биотехнологии" Российской академии наук" | Method for anaerobic processing of liquid organic waste |
| RU2788787C1 (en) * | 2022-07-07 | 2023-01-24 | Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Фундаментальные основы биотехнологии" Российской академии наук" (ФИЦ Биотехнологии РАН) | Method for anaerobic processing of liquid organic wastes with ozone pretreatment in a vortex layer apparatus |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mainardis et al. | Techno-economic feasibility of anaerobic digestion of cheese whey in small Italian dairies and effect of ultrasound pre-treatment on methane yield | |
| US8444861B2 (en) | Method and apparatus using hydrogen peroxide and microwave system for slurries treatment | |
| KR100949314B1 (en) | Apparatus for algae production using effluents produced from anaerobic digestion of organic wastes | |
| US10597629B2 (en) | Method and system for preparation of substrate for use in anaerobic digestion of organic waste | |
| JP5726576B2 (en) | Method and apparatus for treating organic waste | |
| CN109609559A (en) | Method for improving the production of short-chain fatty acids by anaerobic fermentation of sludge with potassium permanganate (KMnO4) | |
| KR100778543B1 (en) | Recycling Method of Organic Livestock Manure and Its Apparatus | |
| CN115611489A (en) | Method for improving anaerobic digestion of sludge to produce methane by ultrasonic persulfate pretreatment | |
| Dokulilová et al. | PRIMARY AND ACTIVATED SLUDGE BIOGAS PRODUCTION: EFFECT OF TEMPERATURE. | |
| RU2690463C1 (en) | Method of anaerobic processing of liquid organic wastes | |
| RU2786392C1 (en) | Method for anaerobic processing of liquid organic waste | |
| CN107460214A (en) | A kind of method and its equipment for strengthening production acid suitable for degradable debirs | |
| RU2788787C1 (en) | Method for anaerobic processing of liquid organic wastes with ozone pretreatment in a vortex layer apparatus | |
| CN111534416A (en) | Fermentation equipment and fermentation method for organic matters | |
| CN111362505A (en) | A process for treating pig farm wastewater | |
| Kalal et al. | Anaerobic Digestion | |
| CN213357237U (en) | Device for treating livestock and poultry manure anaerobic digestion liquid based on SNAD biological membrane | |
| KR20200040379A (en) | Bacteria freiendly homogenizing device and method for maximizing production of biogas | |
| CN104743659A (en) | New hydrolysis acidification sewage treatment process | |
| RU2413408C1 (en) | Method of methane fermentation of manure drains | |
| RU2687415C1 (en) | Method and plant for anaerobic processing of liquid organic wastes | |
| KR100990661B1 (en) | Anaerobic Digester Optimization System | |
| KR20100004481A (en) | A wastewater treatment methods by decay of organic materials using methane bio-reactor | |
| Kovalev et al. | Optimization of the organic waste anaerobic digestion in biogas plants through the use of a vortex layer apparatus | |
| CN115094095B (en) | A method for promoting anaerobic fermentation of excess sludge to produce medium-chain fatty acids and recover phosphorus |