Непрерывнодействующий подземный генератор биоводорода
04.09.2018
Изобретение относится к области устройств, предназначенных для получения биогаза (биоводорода) из сточных вод от животных и людей. Задача изобретения - превращение работоспособной периодически действующей с ручной загрузкой-выгрузкой биогенераторной установки для получения биогаза низкого давления в промышленную непрерывно действующую установку по производству биогаза (биоводорода) высокого давления (10-12 МПа) путем размещения биореактора в Земле на глубине порядка 2000 м, что обеспечит оптимальные температурные условия реакций анаэробного преобразования биомассы, создаст условия для самотечной загрузки биореактора биомассой, газолифтной выгрузки биогаза и остаточной биопульпы.
Для получения биоводорода предусмотрены системы: укисления биомассы до рН 5,49; засева биомассы водородогенными микроорганизмами; подачи биологического катализатора в зону реакции биореактора,
Для устройства непрерывнодействующих подземных генераторов биогаза (биоводорода) может быть использовано штатное буровое оборудование и материалы.
Предлагаемое изобретение является идеально энергосберегающим и экологически безопасным.
Изобретение относится к области установок, предназначенных для утилизации сточных вод от жизнедеятельности животных и людей с целью получения биогаза (биоводорода).
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является "Установка для получения биогаза" (см. Интернет-информацию "Биогаз. Сделай сам" http://www.akclub.narod.ru, http://akclub.narod. ru/06 Tematicheskije Napravlenija /01 Poselenija iz Rodovich Pomestij / 02, C.3). Указанная установка состоит из: биореактора, устроенного в Земле в бетонированной яме цилиндрической формы, заполненной до определенного уровня биомассой (навозом с мочой и добавкой воды), металлического колпака конической формы, газоотводящей трубы в верхней части колпака, а также водяного затвора, устроенного в бетонированной канавке за пределами ямы биореактора.
Главными недостатками описанной выше установки являются: необходимость вручную периодического заполнения и опорожнения полости биореактора; необходимость обогрева биореактора, особенно в зимний период, для обеспечения оптимальной температуры переработки биомассы (+35°С); сравнительно невысокое давление биогаза на выходе из установки, которое определяется глубиной слоя воды и водяном затворе (500-800 мм в.с); необходимость периодического демонтажа и последующего монтажа верхней части установки при проведении погрузсчно-разгрузочных операций,
В основу предлагаемого изобретения поставлена задача преобразования работоспособной периодически действующей примитивной биогенераторной установки в промышленную непрерывнодействующую биогенераторную установку, исключающую ручной труд, обеспечивающую получение биогаза (биоводорода) высокого давления (10-12 МПа) путем заглубления биореактора в Землю на глубину порядка 2000 м.
На фиг. 1 приведена схема предлагаемого изобретения, включающего в себя: ёмкость с биомассой 1, трубу подвода биомассы в биореактор 2, корпус биореактора 3. кондуктор - конструктивную и экологическую защиту биореактора 4, тепловой поток от Земли к активной зоне биореактора 5, торцевой башмак корпуса биореактора б, трубу отвода биогаза из корпуса биореактора 7, трубу отвода остаточной биопульпы 8, ёмкость с укислителем 9, дозатор подачи укислителя в биомассу 10, датчик щелочности биомассы 11, датчик кислотности биомассы 12, магистраль подвода укислителя в трубу подвода биомассы в биореактор 13, ёмкость с посевной микрофауной 14, дозатор подачи посевной микрофауны 15, магистраль подачи посевной микрофауны в биомассу 16, ёмкость с биостимулятором переработки биомассы 17, дозатор подачи биостимулятора в биореактор 18, магистраль подвода биостимулятора в биореактор 19, распределительное устройство подачи биостимулятора в корпусе биореактора 20, рабочий напор биомассы H1, рабочий напор биопульпы Н2, активную зону биореактора Н3.
Предлагаемое устройство работает следующим образом: биомасса из ёмкости, 1 через трубу подвода биомассы в биореактор 2 за счет действия силы тяжести столба биомассы и действия подъёмных сил газлифта 
самотеком перемещается в межтрубную полость биореактора, где анаэробные бактерии посевной микрофауны, находясь при оптимальных температурах +35...+55 °С за счет внутреннего тепла Земли и при кислотности биомассы рН=5,49 за счет подачи укислителя преобразуют биомассу в биогаз (смесь биоводорода, двуокиси углерода и других компонентов), биоил и воду. Биопульпа с пузырьками биогаза поднимается в верхнюю часть корпуса биогенератора, где разделяется на биогаз и остаточную биопульпу (смесь биоила, воды и растворенного в них биогаза), по трубе отвода 7 биогаз направляется на очистку, разделение на компоненты и на потребление, остаточная биопульпа по трубе 8 отводится на дальнейшую переработку. Элементы установки 9...20 представляют собой системы, предназначенные для обеспечения оптимальных условий работы водородогенных анаэробных микроорганизмов. Система укисления биомассы включает в себя: укислитель (уксусная кислота СН3СООН), который из ёмкости 9 с помощью дозатора подачи 10.по команде датчиков щелочности 11 и кислотности 12 через магистраль подвода укислителя 13 подается в трубу 2 подвода биомассы в биореактор, обеспечивая кислотность перерабатываемой биомассы рН 5,49.
Система подачи посевной микрофауны в биомассу: посевная микрофауна (Caldicellusraptor saecharoluticus и Termatoga elfi) из ёмкости 14 с помощью дозатора 15 через магистраль подачи микрофауны 16 подается в трубу 2 подвода биомассы в биореактор.
Система подачи биостимулятора в биомассу: биостимулятор (ацетилен С2Н2) из ёмкости 17с помощью дозатора подачи биостимулятора в биомассу 18 через магистраль подачи биостимулятора 19 и распределительное устройство 20 подводится в биомассу на начальном участке активной зоны биореактора (Н3).
Для устройства непрерывнодействующих подземных генераторов биоводорода может быть использовано штатное буровое оборудование и материалы.
Предлагаемое изобретение является энергосберегающим и экологически безопасным, способным стать неиссякающим источником биоводорода высокого давления - энергетического ресурса для многих отраслей народного хозяйства.
Непрерывнодействующий подземный генератор биоводорода, состоящий из биореактора, заполненного до определенного уровня биомассой, и газоотводящей трубы, отличающийся тем, что биореактор размещен в Земле на глубине 2000 м, предусмотрены самотечная система загрузки биореактора, включающая в себя емкость с биомассой и трубу подвода биомассы в биореактор, газлифтная система выгрузки биореактора, включающая в себя межтрубное пространство биореактора, трубу отвода биогаза (смеси биоводорода, двуокиси углерода и других компонентов), трубу отвода остаточной биопульпы, а также систем обеспечения оптимальных условий для работы водородогенных бактерий: систему обеспечения необходимой кислотности рабочей среды, включающей в себя емкость с укислителем, датчики щелочности исходной биомассы и кислотности укисленной биомассы, дозатор подачи укислителя, магистраль подвода укислителя в трубу подвода биомассы в биореактор; системы подачи посевной микрофауны, включающие в себя емкость с посевной микрофауной, дозатор подачи посевной микрофауны, магистраль подачи посевной микрофауны в трубу подвода биомассы в биореактор; систему подачи биостимулятора, включающей в себя емкость с биостимулятором, дозатор подачи биостимулятора, магистраль подачи биостимулятора и распределитель биостимулятора в начальном участке активной зоны биореактора.
