Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Спосіб утилізації шахтного метану, що включає культивування у ферментері метанокислюючих бактерій на живильному середовищі, яке вміщує мінеральні компоненти і метаноповітряну суміш дегазаційної шахтної установки, розчинені у воді, барботаж культури, що засівається у ферментер, метаноповітряною сумішшю дегазаційної шахтної установки, зі стабілізацією витрати і складу суміші перед подачею у ферментер і диспергуванням її в рідкій фазі живильного середовища, який відрізняється тим, що культивування проводять безупинно в піноподібному культуральному середовищі, об'єм якого приймають з умови заповнення піною всього об'єму ферментера, при безупинній компенсаційній подачі у ферментер мінеральних компонентів харчування бактерій, що витрачаються, культуральне середовище барботують у ферментері через тангенціально розташовані форсунки дотичними струменями метаноповітряної суміші, піноутворення активізують внесенням у ферментер біологічно інертних дисперсних твердих добавок, добір продукту культивування проводять безупинно у вигляді піни - продукту флотації, підтримуючи мінімальну оптичну щільність неспіненої рідкої фази середовища у ферментері.

Текст

Спосіб утилізації шахтного метану, що включає культивування у ферментері метанокислюючих бактерій на живильному середовищі, яке вміщує мінеральні компоненти і метаноповітряну суміш дегазаційної шахтної установки, розчинені у воді, барботаж культури, що засівається у ферментер, метаноповітряною сумішшю дегазаційної 3 Найбільш близьким технічним рішенням, прийнятим як найближчий аналог, є спосіб утилізації метановміщуючи х шахтних газів, який включає культивування у ферментері метанокислюючих бактерій на живильному середовищі, що містить мінеральні компоненти і метаноповітряну суміш дегазаційної шахтної установки, розчинені у воді, барботаж культури, що засівається у ферментер, метаноповітряною сумішшю дегазаційної шахтної установки, зі стабілізацією витрати і складу суміші перед подачею у ферментер і диспергуванням її в рідкій фазі живильного середовища [3]. Недоліком способу є низька продуктивність процесу культивування бактерій унаслідок піноутворення у ферментері, що знижує ефективність використання його робочого простору, неповне використання фізіологічної активності бактерій і недостатній масообмін компонентів культурального середовища. В основу корисної моделі поставлена задача створення способу утилізації шахтного метану, у якому за рахунок того, що культивування проводять безперервно в піноподібному культуральному середовищі, об’єм якого приймають з умови заповнення піною всього об’єму ферментера, при безупинній компенсаційній подачі у ферментер мінеральних компонентів харчування бактерій, що витрачаються, культуральне середовище барботують у ферментері через тангенціально розташовані форсунки дотичними струменями метаноповітряної суміші, піноутворення активізують внесенням у ферментер біологічно інертних дисперсних твердих добавок, добір продукту культивування проводять безперервно у виді пінипродукту флотації, підтримуючи мінімальну оптичну щільність неспіненої рідкої фази середовища у ферментері, досягається збільшення продуктивності процесу культивування бактерій, і, як слідство, підвищення ефективності використання шахтного метану. Поставлена задача вирішується тим, що в способі утилізації шахтного метану, що включає культивування у ферментері метанокислюючих бактерій на живильному середовищі, яке вміщує мінеральні компоненти і метаноповітряну суміш дегазаційної шахтної установки, розчинені у воді, барботаж культури, що засівається у ферментер, метаноповітряною сумішшю дегазаційної шахтної установки, зі стабілізацією витрати і складу суміші перед подачею у ферментер і диспергуванням її в рідкій фазі живильного середовища, відповідно до корисної моделі, культивування проводять безупинно в піноподібному культуральному середовищі, об’єм якого приймають з умови заповнення піною всього об’єм ферментера, при безупинній компенсаційній подачі у ферментер мінеральних компонентів харчування бактерій, що витрачаються, культуральне середовище барботують у ферментері через тангенціально розташовані форсунки дотичними струменями метаноповітряної суміші, піноутворення активізують внесенням у ферментер біологічно інертних дисперсних твердих добавок, добір продукту культивування проводять безупинно у виді піни 34550 4 продукту флотації, підтримуючи мінімальну оптичну щільність неспіненої рідкої фази середовища у ферментері. Безперервність культивування бактерій забезпечує стабільність процесу, чим досягається максимальна продуктивність ферментації. Культивуванням у піноподібному культуральному середовищі досягається максимальний масообмін усередині ферментера за рахунок підвищеної площі контакту бактерій, що знаходяться на поверхні пухирців, з газовою фазою джерел їхнього харчування. Культивування бактерій за умови заповнення піною всього об’єму ферментера дозволяє максимально його використовувати, чим досягається підвищення продуктивності процесу вирощування бактерій. Безупинна компенсаційна подача у ферментер мінеральних компонентів харчування бактерій, що витрачаються, забезпечує стабільний баланс хімічних елементів для максимальної ефективності ферментації. Барботаж культурального середовища у ферментері через тангенціально розташовані форсунки дотичними струменями метаноповітряної суміші забезпечує інтенсивний масообмін газової і рідкої фаз харчування бактерій у ферментері, чим досягається підвищення продуктивності процесу вирощування біомаси. Внесення у ферментер біологічно інертних дисперсних твердих добавок активізує утворення піни, що сприяє інтенсифікації флотаційного процесу і вирощування бактерій за рахунок їхнього переходу на поверхню пухирців і концентрації біомаси на поверхні твердої речовини. У якості інертних дисперсних твердих добавок доцільно використовува ти монтморилонітову або палигорськітову глин у. Безупинний добір продукту культивування у виді піни-продукту флотації дозволяє усун ути негативний вплив піноутворення, відбирати з ферментера продукт із максимальною концентрацією бактерій, відводити вирощену біомасу за межі ферментера і полегшує наступне згущення біомаси. Підтримка мінімальної оптичної щільності неспіненої рідкої фази середовища у ферментері забезпечує контроль над процесом культивування бактерій. Мінімальна оптична щільність живильного середовища сигналізує про ефективність процесу флотації, є критерієм установлення витрат внесених у ферментер живильних речовин і інертних твердих добавок. Таким чином, пропонована корисна модель, у порівнянні з найближчим аналогом, дозволяє збільшити продуктивність процесу культивування бактерій і підвищити ефективність використання шахтного метану. На Фіг. представлена схема реалізації способу, що заявляється. На схемі показані шахтна дегазаційна установка 1, вузол стабілізації витрати метаноповітряної суміші 2, вузол стабілізації складу суміші 3, ферментер 4, термостатуюча сорочка ферментера 5, оглядове вікно 6, штуцер 5 для підведення метаноповітряної суміші 7, штуцер для відведення метаноповітряної суміші 8, штуцер для підведення живильного середовища 9, штуцер для введення інертних дисперсних твердих добавок 10, штуцер для добору проб біомаси 11, збірник біомаси 12, штуцер відведення продукту 13, вузол підготовки живильного середовища 14. На схемі показані напрямки руху метаноповітряної суміші (МПС), біогенних хімічних елементів (БХЕ), живильного (середовища ЖС), відпрацьованої газової суміші (ВГС) і вирощеної біомаси (БМ). Пропонований спосіб утилізації шахтного метану реалізується наступним чином. Видобуток вугілля ведеться з застосуванням каптажу із шахти 30м 3/хв метано-повітряної суміші за допомогою дегазаційної установки 1. Концентрація метану в суміші складає 15%. На поверхні шахти розташовують ферментер 4 об’ємом 1м 3 зі штуцерами для підведення метаноповітряної суміші (7), для відведення метаноповітряної суміші (8), для підведення живильного середовища (9), для введення інертних дисперсних твердих добавок (10), добору проб біомаси (11) і відводу продукту (13). Метаноповітряну суміш, що каптується дегазаційною установкою 1 з вугільної шахти, направляють на вузол стабілізації витрати суміші 2 і вузол стабілізації складу суміші 3, створюючи концентрацію метану в суміші, рівн у 16-20%. Підготовлену в такий спосіб суміш подають у ферментер 4, розташований на поверхні шахти. Ферментер має термостатуючу сорочку 5 і оглядові вікна 6. Метаноповітряну суміш подають у ферментер через штуцер 7, а після використання у ферментері - відводять через штуцер 8. Через штуцер 9 у ферментер спочатку вводять живильне середовище, яке вміщує маткову культур у бактерій, а також живильне середовище у процесі вирощування бактерій. Готування живильного у середовища вузлі 14 виконують шляхом добавлення у воду мінеральних солей, необхідних для росту і розвитку метанокислюючих бактерій, виходячи з наступного розрахунку для одержання 1г абсолютно сухої біомаси (АСР, мг): азоту - 110-130; фосфору - 1530; калію - 8-15; магнію - 1,8-2,8; заліза - 0,4-0,6; міді - 0,4-0,55; цинку - 0,06-0,08; марганцю - 0,20,4; бору - 0,2-0,3; кобальту - 0,018-0,022; молібдену - 0,009-0,018. У вузлі 14 також доводять величину рН середовища до оптимального (рН 6,5-7,0) за допомогою розчину NH4OH. Кількість подаваного сольового розчину розраховують на приріст 3-4г біомаси (АСР)/л. Дослідження бактерій штаму ВСБ-874 показали, що внесення в суспензію біологічно інертних дисперсних тверди х добавок в обсязі 200г/м 3 підвищує їхню активність і інтенсивність росту на 15-20%. Інертні добавки вносять у ферментер у виді водяної суспензії через штуцер 10. У якості засівного матеріалу окремо виготовлюють суспензію метанокислюючих бактерій штаму ВСБ-874. Для цього в технологічну чи ша 34550 6 хтну воду, з якої видаляють сторонню мікрофлору і корегують склад мінерального харчування викладеним вище способом, вносять культур у бактерій і подають метаноповітряну суміш через форсунки 7. Рівень піни у ферментері контролюють візуально через оглядові вікна 6. Для культивування бактерій засівний матеріал вносять у ферментер 4, доводять обєм живильного середовища до 300л і пропускають через нього метаноповітряну суміш, безупинно подавану через штуцери 7. При цьому в якості реагенту, що титр ує, використовують аміачну селітру і підтримують рН середовища в межах 6,5-7,0. Використана метаноповітряна суміш з піною відводиться в збірник біомаси 12, у якому відбувається розподіл фаз. Далі вирощена біомаса відводиться через штуцер відводу продукту 13, а метаноповітряна суміш - через штуцер 8. Оптичну щільність культурального середовища у ферментері підтримують мінімальною шляхом аналізу проб, що відбираються періодично через штуцер 11. Метаноповітряну суміш, що відводиться, можна використовувати для сушіння біомаси, або в котлі-утилізаторі, або в шахтній котельні для повного використання метану. У результаті реалізації пропонованого способу продуктивність процесу культивування бактерій складає 2,2г (АСР)/л×год, а при застосуванні відомого рішення - 1,8г (АСР)/л×год. При цьому ефективність утилізації метаноповітряної суміші, що каптується із шахти, в порівнянні з прототипом, підвищується і складає не менш 55%. Застосування пропонованого способу утилізації шахтного метану забезпечує, в порівнянні з прототипом, наступні переваги: 1) ефективне використання вуглеводневої сировини у виді метану в складі метаноповітряної суміші, що каптується шахтною дегазаційною установкою; 2) зниження викидів шахтного метану в атмосферу; 3) додаткове одержання висококалорійного білку в якості домішок у корм тваринам і птаху. Джерела інформації: 1. Руководство по дегазации угольных шахт. М.: Недра, 1990.- 186с. 2. Мякенький В.И., Петух А.П., Малашенко Ю.Р., Курдиш И.К., Мягкий Б.И. Результаты опытно-промышленной проверки шахтного блока ферментаторов для наращивания биомассы метанокисляющих микроорганизмов // Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело. - 1983.- №4.- С.9-14. 3. Патент №2014357 (Россия). Способ утилизации метансодержащих шахтных газов // В.И.Мякенький (Украина), Л.В.Силантьев, В.П.Дибцов, Л.Г.Корниевский, Я.Я.Шкоп (Россия), А.В.Шмиголь, В.Б.Демченко (Украина).№5015963; Заявл. 11.12.91; Опубл. 15.06.94, Бюл. №11. 7 Комп’ютерна в ерстка Н. Лисенко 34550 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method for utilization of shaft methan

Автори англійською

Perepelytsia Valentyn Hryhorovych, Sofiiskyi Kostiantyn Kostiantynovych, Kurdysh Ivan Kyrylovych, Demchenko Volodymyr Borysovych, Petukh Oleksandr Petrovych, Hordienko Anatolii Stepanovych

Назва патенту російською

Способ утилизации шахтного метана

Автори російською

Перепелица Валентин Григорьевич, Софийский Константин Константинович, Курдыш Иван Кириллович, Демченко Владимир Борисович, Петух Александр Петрович, Гордиенко Анатолий Степанович

МПК / Мітки

МПК: C12N 1/26

Мітки: спосіб, утилізації, шахтного, метану

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/4-34550-sposib-utilizaci-shakhtnogo-metanu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб утилізації шахтного метану</a>

Подібні патенти