Активное перемешивание и интенсификацию анаэробного брожения биомассы теплообмена можно достичь, используя вибрационные процессы ускорения теплообмена. Авторами предлагаются конструкции биореакторов, полученных
внесением дополнительных секций и виброактиватора в стандартные конструкции (рис. 3.15) [50]. Эти конструктивные решения позволяют избавиться таких недостатков в существующих биореакторах: застойных зон, значительных площадей теплообмена, недостаточного использования потенциала сырья. Кроме того, это позволяет повысить производительность биореактора за счет более глубокого брожения и активации с перемешиванием сырья.
Биореактор содержит резервуар 1 (рис. 3.15), который сверху закрывается теплицей на каркасе 8, колпак 3, движущийся по направляющим колпака 2, и в котором размещены труба потребителя 4, манометр 5 и гидрогерметизатор 6. Внутри реактора размещен подогреватель биомассы 7 и биомасса 9, которую приводит в движение пластина-активатор 10. Пластина-активатор кинематически связана со штоком 11 подпружиненного гидроцилиндра 12 рабочая камера которого гидравлически соединена с напорной магистралью 13 гидронасоса 16, к которой присоединен импульсный клапан - пульсатор 15.
Биореактор работает следующим образом. При загрузке биомассы в резервуар последний закрывают колпаком, движется по направляющим колпака 2 и герметизируют гидрогерметизатором 6. В колпаке 3 расположен манометр 5 для наблюдения за давлением газа и труба потребителя 4 для отвода газа. Гидронасос 16 с импульсным клапаном-пульсатором 15 заставляют совершать колебательные движения шток подпружиненного гидроцилиндра 12, что в свою очередь приводит в движение пластину-активатор 10. Импульсные колебания смеси позволяют активнее перемешиваться субстрата. Также за счет омывания поверхности подогревателя 7 биомассы интенсифицируется теплоотдача от стенки нагревательного элемента к среде. Причем прогрев в биореакторе будет равномерным благодаря активному перемешиванию биомассы. Также пульсация жидкости позволит биогаза легче прорываться сквозь смесь и отбираться через трубу потребителя 4.
Данная конструкция способствует процессам термостабилизации и интенсификации анаэробного брожения, а также увеличению выхода конечного продукта - биогаза с минимальными энергозатратами на единицу массы субстрата.
Для достижения безперевности анаэробного брожения, термостабилизации и интенсификации теплообмена предлагается конструкция секционного биореактора с виброактиватором [51, 71, 80]. Биореактор (рис. 3.16) работает следующим образом. Скачали биомассу в резервуар 1 через шахты 12, регулируя подачу заслонками 8. Биомасса оказывается в первой секции резервуара, где она нагревается подогревателем 3 и проходит первую стадию анаэробного брожения. После завершения первой стадии за счет изменения гидравлического сопротивления колосниковых решеток 4 с помощью регулятора 13 биомасса оказывается во второй секции, где проходит вторую стадию брожения. В первую секцию загружается новая порция биомассы. Полученный биогаз отводится за счет труб потребителя 6. Заключительную стадию брожения биомасса проходит в третьей секции резервуара. После завершения брожения биомасса попадает в емкость сбора биоудобрений 5, загрузка которой регулируется заслонкой 7. Процессы брожения визуально оценивают с помощью обзорных окон 11. При необходимости открыть резервуар 1 колпак 2 движется по направляющим 10 и снимается. Регуляция гидравлического сопротивления провальных колосниковых решеток происходит за счет регулятора 13.
Гидронасос 16 с импульсным клапаном-пульсатором 15 вынуждают совершать колебательные движения шток 17 подпружиненного гидроцилиндра 18. Это, в свою очередь, приводит в движение пластину-активатор 14. Импульсные колебания смеси позволяют активнее перемешиваться субстрата, а также за счет омывания субстратом поверхности подогревателя 7 биомассы интенсифицировать теплоотдачу от стенки нагревательного элемента к среде. Основную стадию брожения субстрат проходит в первой секции при температуре +33 ° С, активно перемешиваясь вибропластиною.