Download to read offline
![29256
2
Изобретение относится к способам переработки
органических отходов в биогаз и удобрения и может
быть использовано для утилизации органических
отходов сельского хозяйства и промышленности.
Известен способ получения биогаза,
предусматривающий повышение активности
метанового сбраживания органического субстрата с
использованием стимуляторов метаногенеза в виде
комплексных соединений ацетата никеля с
этилендиамином или никеля с глицином [Патент
1838415 РФ, МКИ С12Р 5/02, C02F 11/04, 1993].
Недостатком способа является необходимость
использования стимуляторов метаногенеза, что
оказывает влияние на чистоту выхода конечных
продуктов, усложняет техпроцесс и удорожает
производство.
Наиболее близким аналогом, взятым за прототип,
является способ инициирования анаэробного
сбраживания органических веществ путем
воздействия высоковольтного электрического
разряда в условиях аэрации [Патент 2207325 РФ
МКИ C02F 11/04, 3/30, C02F 3/00, 2001].
Недостатком прототипа является то, что в
процессе обработки в зону электрического разряда
попадают органические вещества, которые,
распадаясь под воздействием высокой температуры,
образуют зольные частицы, тормозящие ход
химических реакций и приводящие к загрязнению и
снижению выхода целевого продукта. Кроме того,
недостатком способа является малая метаболическая
активность по высоте биореактора и невысокий
выход биогаза.
Задача изобретения состоит в разработке,
эффективного способа получения биогаза,
позволяющего проводить процесс активации
метаногенного брожения во всем объеме
загружаемого субстрата за счет интенсивного
физического воздействия на процесс и управления
его ходом.
Техническим результатом является способ
получения биогаза, позволяющий проводить
процесс активации метаногенного брожения во всем
объеме загружаемого субстрата за счет
интенсивного физического воздействия на процесс.
Технический результат достигается тем, что
физическое воздействие на процесс получения
биогаза осуществляется посредством размещения в
объеме биореактора ультразвукового излучателя,
связанного с генератором ультразвука. Для создания
ультразвуковых полей регулируемой интенсивности
используется генератор ультразвука с
пьюзокерамическими преобразователями
мощностью 50 и 100 Вт. Частота ультразвуковых
колебаний составляла 22-128 кГц.
Изобретение иллюстрируется чертежом.
На фиг.1 изображена принципиальная схема.
Способ осуществляется в биореакторе (1) с
помощью ультразвукового генератора (2) с
системой ультразвуковых излучателей (3). Для
перемешивания субстрата предусмотрена мешалка
(4)
Способ осуществляется следующим образом.
В биореактор 1 загружают сырье, которое
перемешивается мешалкой 4. В ходе процесса
периодически, в зависимости от изменения pH
среды включают ультразвуковой генератор 2 и
осуществляют физическое воздействие на процесс
ультразвуком от излучателей 3.
Под воздействием ультразвука происходит
активация реакции в объеме субстрата. При этом
происходит изменение пространственной
ориентации и свойств составляющих молекул
субстрата, воды (гидроксильных групп ОН) и под
действием ультразвуковой кавитации ускоряются
реакции механохимического происхождения,
одновременно инициируются специфические
реакции, которые невозможно осуществить без
ультразвуковых колебаний, и в основе которых
также лежит механизм разрыва химических связей
субстрата.
Таким образом, создание ультразвуковой
кавитации в жидком субстрате, вывод его из
равновесного состояния, приводит к измельчению и
диспергированию частиц органического субстрата.
Механическая работа ультразвука усиливает
диффузию растворителей в биологические ткани.
Физическое воздействие на субстрат повышает
биоэнергетику смеси благодаря более глубокому
расщеплению органической составляющей по всему
объему биореактора под воздействием ультразвука.
Метанопродуцирующие бактерии лучше всего
приспособлены для существования в нейтральных
или слегка щелочных условиях. В процессе
метанового брожения, второй этап производства
биогаза является фазой активного действия
кислотных бактерий. В это время уровень pH
снижается, то есть среда становится более кислой,
что снижает выход биогаза.
Периодическое воздействие ультразвука уровень
pH в процессе метанового брожения
поддерживается на постоянном уровне.
Механическое воздействие ультразвука приводит
к измельчению и диспергированию частиц
органического субстрата.
В совокупности, данные процессы способствуют
более интенсивному разложению субстрата и, как
следствие, возрастанию количества выделяющегося
биогаза.
Предлагаемый способ позволяет осуществить
сбраживание субстракта по всему объему
биореактора путем использования ультразвуковых
колебаний от расположенных в объёме биоректора
ультразвуковых излучателей.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ получения биогаза из органических
веществ в процессе анаэробного сбраживания путем
физического воздействия на субстрат,
отличающийся тем, что физическое воздействие
осуществляют с помощью ультразвука.](https://image.slidesharecdn.com/29256ip-150618182653-lva1-app6891/85/29256ip-2-320.jpg)
29256ip
- 1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН (19) KZ(13) A4 (11) 29256 (51) C02F 11/04 (2006.01) A01C 3/02 (2006.01) C12P 5/02 (2006.01) C12M 1/07 (2006.01) МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ (21) 2013/1888.1 (22) 13.12.2013 (45) 15.12.2014, бюл. №12 (76) Жумагажинов Аскар Токишевич (74) Кундызбаев Джумакан Какимович (56) RU 2207325, C02F 11/02, 27.06.2003 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОГАЗА ИЗ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ (57) Изобретение относится к способам переработки органических отходов в биогаз и удобрения и может быть использовано для утилизации органических отходов сельского хозяйства и промышленности. Способ осуществляется в биореакторе (1) с помощью ультразвукового генератора (2) с системой ультразвуковых излучателей (3). Для перемешивания субстрата предусмотрена мешалка (4) Для выполнения способа в биореактор 1 загружают сырье, которое перемешивается мешалкой 4. В ходе процесса периодически, в зависимости от изменения pH среды включают ультразвуковой генератор 2 и осуществляют физическое воздействие на процесс ультразвуком от излучателей 3. Использование предложенного способа позволяет осуществить сбраживание субтракта по всему объему биореактора путем использования ультразвуковых колебаний от расположенных в объёме биоректора ультразвуковых излучателей. (19)KZ(13)A4(11)29256
- 2. 29256 2 Изобретение относится кспособам переработки органических отходов в биогаз и удобрения и может быть использовано для утилизации органических отходов сельского хозяйства и промышленности. Известен способ получения биогаза, предусматривающий повышение активности метанового сбраживания органического субстрата с использованием стимуляторов метаногенеза в виде комплексных соединений ацетата никеля с этилендиамином или никеля с глицином [Патент 1838415 РФ, МКИ С12Р 5/02, C02F 11/04, 1993]. Недостатком способа является необходимость использования стимуляторов метаногенеза, что оказывает влияние на чистоту выхода конечных продуктов, усложняет техпроцесс и удорожает производство. Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является способ инициирования анаэробного сбраживания органических веществ путем воздействия высоковольтного электрического разряда в условиях аэрации [Патент 2207325 РФ МКИ C02F 11/04, 3/30, C02F 3/00, 2001]. Недостатком прототипа является то, что в процессе обработки в зону электрического разряда попадают органические вещества, которые, распадаясь под воздействием высокой температуры, образуют зольные частицы, тормозящие ход химических реакций и приводящие к загрязнению и снижению выхода целевого продукта. Кроме того, недостатком способа является малая метаболическая активность по высоте биореактора и невысокий выход биогаза. Задача изобретения состоит в разработке, эффективного способа получения биогаза, позволяющего проводить процесс активации метаногенного брожения во всем объеме загружаемого субстрата за счет интенсивного физического воздействия на процесс и управления его ходом. Техническим результатом является способ получения биогаза, позволяющий проводить процесс активации метаногенного брожения во всем объеме загружаемого субстрата за счет интенсивного физического воздействия на процесс. Технический результат достигается тем, что физическое воздействие на процесс получения биогаза осуществляется посредством размещения в объеме биореактора ультразвукового излучателя, связанного с генератором ультразвука. Для создания ультразвуковых полей регулируемой интенсивности используется генератор ультразвука с пьюзокерамическими преобразователями мощностью 50 и 100 Вт. Частота ультразвуковых колебаний составляла 22-128 кГц. Изобретение иллюстрируется чертежом. На фиг.1 изображена принципиальная схема. Способ осуществляется в биореакторе (1) с помощью ультразвукового генератора (2) с системой ультразвуковых излучателей (3). Для перемешивания субстрата предусмотрена мешалка (4) Способ осуществляется следующим образом. В биореактор 1 загружают сырье, которое перемешивается мешалкой 4. В ходе процесса периодически, в зависимости от изменения pH среды включают ультразвуковой генератор 2 и осуществляют физическое воздействие на процесс ультразвуком от излучателей 3. Под воздействием ультразвука происходит активация реакции в объеме субстрата. При этом происходит изменение пространственной ориентации и свойств составляющих молекул субстрата, воды (гидроксильных групп ОН) и под действием ультразвуковой кавитации ускоряются реакции механохимического происхождения, одновременно инициируются специфические реакции, которые невозможно осуществить без ультразвуковых колебаний, и в основе которых также лежит механизм разрыва химических связей субстрата. Таким образом, создание ультразвуковой кавитации в жидком субстрате, вывод его из равновесного состояния, приводит к измельчению и диспергированию частиц органического субстрата. Механическая работа ультразвука усиливает диффузию растворителей в биологические ткани. Физическое воздействие на субстрат повышает биоэнергетику смеси благодаря более глубокому расщеплению органической составляющей по всему объему биореактора под воздействием ультразвука. Метанопродуцирующие бактерии лучше всего приспособлены для существования в нейтральных или слегка щелочных условиях. В процессе метанового брожения, второй этап производства биогаза является фазой активного действия кислотных бактерий. В это время уровень pH снижается, то есть среда становится более кислой, что снижает выход биогаза. Периодическое воздействие ультразвука уровень pH в процессе метанового брожения поддерживается на постоянном уровне. Механическое воздействие ультразвука приводит к измельчению и диспергированию частиц органического субстрата. В совокупности, данные процессы способствуют более интенсивному разложению субстрата и, как следствие, возрастанию количества выделяющегося биогаза. Предлагаемый способ позволяет осуществить сбраживание субстракта по всему объему биореактора путем использования ультразвуковых колебаний от расположенных в объёме биоректора ультразвуковых излучателей. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения биогаза из органических веществ в процессе анаэробного сбраживания путем физического воздействия на субстрат, отличающийся тем, что физическое воздействие осуществляют с помощью ультразвука.
- 3. 29256 3 Верстка Ж. Жомартбек КорректорК. Нгметжанова