Ферментерное устройство
Полезная модель относится к автоматизации в сельском хозяйстве и может быть использована при переработке органических в условиях промышленного производства биогумуса и утилизации отходов, образующихся в результате деятельности людей и животных. Ферментерное устройство содержит биореактор, одна из стенок которого выполнена в виде открывающегося люка для выгрузки готового продукта, устройство для подачи воздуха снизу вверх, состоящее из компрессора, блока подготовки воздуха и трубопроводов, снабженных дозаторами воздуха с компенсированными эмиттерами, и средство измерения температуры, состоящее не менее чем из трех термодатчиков, смонтированных на щупе, установленном на портальном роботе с возможностью поперечного и вертикального перемещения и содержащем элемент для очистки щупа от налипания. Технический результат полезной модели заключается в повышении качества и скорости образования биогумуса за счет повышения скорости и точности контроля процесса переработки органических отходов.
Полезная модель относится к автоматизации в сельском хозяйстве и может быть использована при переработке органических отходов культурой кольчатых червей или микробактериями в условиях промышленного производства биогумуса и утилизации отходов, образующихся в результате деятельности людей и животных.
Известно устройство и способ компостирования с использованием вермикультуры (Патент РФ 
2244698, МПК C05F 3/06, A01K 67/033, 2004 г.), содержащее корпус, расположенный горизонтально перфорированный элемент, предназначенный для размещения перерабатываемого материала и вермикультуры, а также средство размещения воды. Корпус выполнен в виде цилиндрического сегмента (цилиндрического желоба), перфорированный элемент расположен на расстоянии 50-75% радиуса цилиндрического сегмента от его оси. В средстве размещения воды, представляющем часть корпуса под перфорированным элементом, дополнительно размещены теплообменные элементы, а над перфорированным элементом установлены датчики температуры и влажности, подключенные соответственно к средству управления работой указанных теплообменных элементов и к средству управления работой вентилятора, установленного над перфорированным элементом.
Недостатками данного устройства является высокая металлоемкость конструкции, что не позволяет использовать ее в промышленном производстве при масштабировании данной технологии. К тому же наличие исполнительных органов в непосредственной близости от зоны переработки, в частности нагревательного элемента, снижает уровень безопасности и надежности системы при их загрязнении. Отсутствие в устройстве теплоизоляции говорит о нецелесообразности применения его в условиях низких и отрицательных температур, а при использовании в помещении появляется необходимость создания технологических проходов для доступа и обслуживания устройства, что снижает эффективность способа на единицу занимаемой площади.
Известно ферментерное устройство (Патент РФ 2261850, МПК C05F 3/06, 2004 г.), представляющее собой биореактор с остужителем. Биореактор выполнен с перфорированным днищем, образующим с дном камеры воздушное пространство, через которое с помощью вентилятора осуществляется принудительное нагнетание воздуха.
Однако при данном способе ферментации необходима тщательная подготовка смеси. При этом вибрации от вентиляторов и сам процесс ферментации образуют благоприятные условия для слеживания перерабатываемой смеси и не позволяют получить наиболее равномерное прохождение воздуха по всему объему смеси в биореакторе. Измерение температуры в одной точке не позволяет получить полную картину распределения температурного поля по всему объему биореактора.
Все эти недостатки не позволяют получать из перерабатываемого сырья биогумус высокого качества и однородности массы, что влечет за собой высокий уровень возвратного сырья в виде брака.
Наиболее близким техническим решением является ферментерное устройство (Патент РФ 142447 РФ, МПК 05F 3/06, 2014 г.), содержащее биореактор, одна из стенок которого выполнена в виде открывающегося люка для выгрузки готового продукта, устройства для подачи воздуха снизу вверх с системой равномерного распределения его по пространству биореактора, устройство управления подачей воздуха и термодатчик, установленный на портальном роботе с возможностью поперечного и вертикального перемещения.
Однако при данном способе ферментации температура перерабатываемого сырья может контролироваться лишь в одной точке в данный момент времени, а так как процесс измерения температуры имеет большую инерционность, измерение температуры по всему объему биореактора занимает длительное время и не позволяет получить точную картину происходящего. Это может привести к пересушке либо перегреву биогумуса, что неблагоприятно сказывается на качестве и скорости переработка органических отходов. Кроме того датчик температуры, находясь в рабочей среде, подвергается загрязнению, что значительно влияет на результаты измерений. Эти недостатки не позволяют добиться высокого качества продукта, что в свою очередь увеличивает количество возвратного сырья в виде брака.
Задачей технического решения является комплексная автоматизация процесса переработки органических отходов.
Технический результат полезной модели заключается в повышении качества и скорости образования биогумуса.
Указанный технический результат достигается тем, что ферментерное устройство содержит биореактор, одна из стенок которого выполнена в виде открывающегося люка для выгрузки готового продукта, устройство подачи воздуха снизу вверх, состоящее из компрессора, блока подготовки воздуха и трубопроводов, снабженных дозаторами воздуха с компенсированными эмиттерами, устройство управления подачей воздуха и щуп, установленный с возможностью поперечного и вертикального перемещения на портальном роботе, снабженный средством измерения температуры, при этом средство измерения температуры выполнено в виде не менее трех термодатчиков, равномерно по вертикали смонтированных на щупе, а щуп снабжен элементом для очистки его от налипания, выполненным в виде кольца, установленного на устройстве вертикальной подачи.
Отличиями заявляемого ферментерного устройства является его конструктивное исполнение, при котором оно снабжено средством измерения температуры, выполненном в виде не менее чем трех термодатчиков, равномерно установленных по всей длине щупа с возможностью продольного и поперечного перемещения. Таким образом, при погружении щупа в биореактор, производится измерение температуры по всей его глубине не менее чем в трех точках одновременно (количество термодатчиков зависит от глубины биореактора и должно обеспечивать возможность измерения температуры равномерно по всему его объему). Элемент для очистки щупа от загрязнений при его возвратно поступательном движении позволяет удалить грязь и налипания, что позволяет повысить точность измерения температуры. Это позволяет более эффективно контролировать температуру, оперативно измеряя ее по всему объему биореактора. В результате повышается скорость и точность ее регулировки, обеспечивается поддержание оптимального режима переработки органических отходов.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена схема конструкции ферментерного устройства.
Ферментерное устройство представляет собой биореактор 1, стенки которого выполнены из бетона, имеющего не менее двух слоев гидроизоляции. Устройство подачи воздуха 2 состоит из безмасляного компрессора 3 с ресивером 4, основного электроклапана 5 и блока подготовки воздуха 6. Биореактор 1 содержит зону переработки сырья 7, в нижней части которой располагается система трубопроводов 8 с распределительными электроклапанами 9 и дозаторами воздуха с компенсированными эмиттерами 10. Портальный робот 11 расположен на рельсах 12, установленных на продольных стенках биореактора 1, и содержит блок управления 13. На портальном роботе 11 расположено средство измерения температуры 14, смонтированное на щупе 15, которое состоит не менее чем из трех термодатчиков, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга по всей длине щупа, который установлен с возможностью поперечного перемещения по кран-балке 16 и вертикального перемещения с помощью устройства вертикальной подачи 17. На устройстве вертикальной подачи установлено кольцо 18 для очистки щупа 15 от налипания.
Устройство подачи воздуха связано с системой управления 19. Средство измерения температуры 14 связано проводом с блоком управления 13, который связан с системой управления 19 цифровым беспроводным радиоканалом. Система управления связана линиями управления 20 с компрессором 3, распределительными электроклапанами 9, блоком подготовки воздуха 6 и основным электроклапаном 5. В поперечной стенке биореактора 1 выполнен люк 21.
Ферментерное устройство работает следующим образом.
После загрузки сырья в зону переработки 7 и ввода требуемых значений температуры и уровня вентиляции в систему управления 18 начинается процесс переработки.
Система управления 19 управляет исполнительными устройствами 3, 4, 5, 6, 9 с периодичностью, установленной оператором, для обеспечения необходимого уровня питания воздухом зоны переработки сырья 7. Для подачи воздуха используется компрессор 3 с ресивером 4, подающий воздух в блок подготовки 6, где обеспечивается его фильтрация и доводка температуры воздуха до необходимого уровня, а также сбор конденсата при необходимости.
При передвижении портального робота 11 по рельсам 12 в продольном направлении, он перемещает средство измерения температуры 14, установленное на щупе 15, который, в свою очередь, перемещается в поперечном направлении по кран-балке 16. За счет устройства вертикальной подачи 17 щуп перемещается в вертикальной плоскости. Таким образом, средство измерения температуры 14 имеет возможность фиксировать температуру по всему объему биогумуса. Так происходит сбор сведений о температуре на различных участках зоны переработки сырья 7. Эта информация передается на блок управления 13 портального робота 11. После обработки полученные данные передаются из блока управления 13 в систему управления 19, которая управляет работой исполнительных устройств 3, 5, 6, 9. В результате определяются оптимальная температура и объем сжатого воздуха, который необходимо подать на каждую линию трубопроводов 8 путем открытия необходимого распределительного электроклапана 9.
В процессе подачи воздуха в зону переработки сырья 7 производится повторный контроль температуры при помощи средства измерения температуры 14. Если в какой-то части зоны переработки сырья 7 результат не был достигнут с первой попытки, система управления 19 подает сигнал и цикл повторяется. Перед перемещением щупа 15 со средством измерения температуры 14 для очистки щупа 15 от внешних загрязнений и налипания (которые затрудняют работу термодатчиков) он полностью поднимается за счет устройства вертикальной подачи 17, при этом грязь остается на кольце 18. После окончания процесса ферментации система управления подает сигнал на выгрузку готового продукта, которая производится через люк 21.
Заявляемое ферментерное устройство может быть использовано на протяжении всего технологического процесса переработки органических отходов от загрузки сырья до выгрузки готовой продукции.
Использование предлагаемого устройства по сравнению с имеющимися обеспечивает повышение скорости и качества контроля температуры по всему объему биореактора при переработке органических отходов, что повышает качество и скорость образования биогумуса.
Ферментерное устройство, содержащее биореактор, одна из стенок которого выполнена в виде открывающегося люка для выгрузки готового продукта, устройство подачи воздуха снизу вверх, состоящее из компрессора, блока подготовки воздуха и трубопроводов, снабженных дозаторами воздуха с компенсированными эмиттерами, устройство управления подачей воздуха и щуп, установленный с возможностью поперечного и вертикального перемещения на портальном роботе, снабженный средством измерения температуры, отличающееся тем, что средство измерения температуры выполнено в виде не менее трех термодатчиков, равномерно по вертикали смонтированных на щупе, а щуп снабжен элементом для очистки его от налипания, выполненным в виде кольца, установленного на устройстве вертикальной подачи.
РИСУНКИ
