CS258754B1 - Zařízeni ke kontinuálnímu anaerobnímu ošetřovánítuhých organických látek - Google Patents

Abstract

Řešení se týká zařízení ke kontinuálnímu anaerobnímu ošetřování organických tuhých látek pocházejících z odpadu především v zemědělských provozech. Soustava oddělených boxů je propojena odvodním potrubím plynu a potrubím pro odvod tekutého odpadu, jež obě společně ústí do bazénu. Do jednotlivých boxů se zasouvají kontejnery s výchozí surovinou v časovém sledu podle jejího vý-- skytu. Plyn vznikající během kvasného procesu skládající se převážně z metanu a kysličníku uhličitého je ze všech boxů sváděn odvodním potrubím do společného místa v bazénu, kde plyn prochází tekutinou způsobilou k vázání kysličníku uhličitého a odtud se odvádí k spotřebě. Do bazénu-přichází též tekutý odpad kvasného procesu potrubím. Když obsah výchozí suroviny v kontejneru dosáhne předem stanoveného váhového úbytku, kontejner se z boxu vyjme a nahradí novým s čerstvou výchozí surovinou. Suchý dusíkatý substrát zbylý v kontejneru po ukončení procesu i odkal vybíraný z bazénu i tekutý odpad odcházející z bazénu odvodním potrubím jsou produkty způsobilé pro další použití v zemědělské výrobě.

Description

Vynález se týká zařízení ke kontinuálnímu anaerobnímu ošetření tuhých organických látek.

Chlévská mrva vyvážená ze stájí běžným způsobem se plní do transportního kontejneru, který je potom bu3 pomocí jeřábu, nebo dopravníkem disponován nad velkoobjemový panelový koš a je do něho vyprázdněn. Poté se opět vrací k dalšímu naplnění, Velkoobjemový koš je tak dle kapacity stájí plněn až šest dní a potom uzavřen zvonem, kterým je od okolní atmosféry hermeticky uzavřen. Po vykvašení, které trvá asi 25 až 35 dnů, je zvon přemístěn k uzavření dalšího naplněného koše a koš, z nyní již překvašené mrvy, je rozebrán a přemístěn na další volné místo určené pro plnění. Figura překvašené mrvy o značných prostorových rozměrech je až do doby jejího upotřebeni, tj. obvykle do podzimních oreb, ponechána na místě.

výše' popsaného zařízení je nevýhodou velká náročnost na plochu, potřeba těžké mechanizace - zvedací zařízení pro břemena do 15 t 0 výšce zdvihu do 15 až 20 m, prostředky pro montáž a demontáž košů. Dalším značným nedostatkem je dosti dloúhá doba potřebná pro naplnění košů, po kterou na chlévskou mrvu působí vnější atmosféra a dochází ke značným ztrátám na živinách odparem, odtokem a okýsličením.Rovněž možnost nějak podstatněji řídit průběh fermentace je v tomto případě minimální.

Jiný způsob řešení se snaží nedostatky odstranit zařízením pro vykvašování chlévské mrvy za současného jímání bioplynu skládajícím sé z kvaeného prostoru, plnicí předkomory oddělené od kvasného prostoru vnitřním plynotěsnýra uzávěrem, vnitřním a od vnějšího okolí vstupním plynótěsným uzávěrem, z vyskladňovací komory oddělené od kvasného prostoru plynotěsným uzávěrem kopcovým a od vnějšího prostředí plynotěsným uzávěrem vnějším.

Nedostatkem tohoto zařízení je, že kvasný prostor je současně i zásobníkem plynu, což má za následek, že při vyskladňování dávek vykvašené mrvy dochází ke značnému nekontrolovatelnému úniku bioplynu do okolí a následně k přimíšení okolního vzduchu do bioplynu uzavřeného v zásobníku.

Těmto nedostatkům čelí zařízení podle vynálezu, jehož podstatou je, že obsahuje soustavu navzájem oddělených boxů Jt zařízených k plynotěsnému uzavření a upravených pro zasouvání a vysouvání kontejnerů 2 a vnitřní prostor každého boxu je odpojitelně připojen na odvodní potrubí 6 pro oddělování kysličníku uhličitého. Každý box 1 je vybaven vážní jednotkou pro plynulou registraci úbytku váhy výchozí látky. Boxy i jsou připojeny na potrubí 9. pro odvod tekutého odpadu zavedeným do bazénu 6. Vnitřní prostory všech bosů 1. jsou odpojitelně připojeny na společné odpadní potrubí 2 ústící do odpadního výfuku £. Vnitřní prostory všech boxů J jsou připojeny přes pojištovací tlakové ventily s odpadním potrubím 3.»

Zmíněné zařízení je uzpůsobeno pro dosažení vysoké kvality jednotlivého množství výchozího materiálu - tuhé organické hmoty - s tím, že i vedlejší produkty procesu - bioplyn a odpadní kapalina - se maximálně účastní na ekonomice provozu tohoto zařízení, z kterého nemohou unikat a nevhodně ovlivňovat okolí. Tuhý organický odpad, určený ke zpracování kvašením, je bezprostředně po svém vzniku disponován do výrobního zařízení, což minimalizuje ztráty živin okýsličením, odparem i odtokem a činí zbytečnou existenci deponií takových odpadních látek, které jsou vždy nebezpečné možností zamořování svého okolí. Zařízení má všechny předpoklady pro aplikaci poloautomatické až automatické regulace jeho provozu.

Zařízení podle vynálezu nejen vychází maximálně vstříc vlastní technologii anaerobního procesu zaměřené na určitý stupeň kontinuity, nýbrž i současně umožňuje ekonomicky využít všech vedlejších složek doprovázejících tento proces. Zároveň se zlepšuje i homogenita plynu a kontinuita jeho dávky. Produkce plynu jako vedlejšího média kvasného procesu neubere na kvalitě výslednému substrátu, jakožto hlavnímu výslednému produktu, nýbrž naopak - zařízení umožňuje překvasit jen optimálně nutné množství sušiny vstupní látky, které je potřebné pro metamorfosu živin ze skupenství těkavých - nestabilních - na látky, jež jsou dostatečně stabilně vázány do výchozího substrátu, aby se z něj dále neodpařovaly ani nevyplavovaly.

Podstatou vynálezu je, že zařízení umožňuje výchozí látku dodávat a ukládat a podrobovat kvasnému procesu samostatně v dávkách v souhlase s časovým sledem- jejího výskytu, a tvoří tak samostatné jednotky. Plynný produkt se současně ode všech jednotek svádí do společného místa, kde se odděluje kysličník uhličitý. Doba trvání kvasného procesu se určuje podle předem stanoveného, optimálně potřebného úbytku váhy výchozí látky, který je zařízením registrován. Kysličník uhličitý je ze surového bioplynu jímán amoniakálním roztokem, který je ve speciálně pro tento účel upraveném bazénu. Kysličníkem uhličitým nasycený roztok je odváděn pro užití v rostlinné výrobě a v bazénu je doplňován amoniakální vodou vznikající při provozu zařízení a jeho jímavost se upravuje různě koncentrovaným zásobním roztokem na základě množství surového plynu a obsahu kysličníku uhličitého v něm, který je zařízením průběžně sledován a vyhodnocován. Proti úniku plynu do okolí je zařízení jištěno odpadním výfukem, ve kterém je jakékoliv množství nekvalitního či nepotřebného plynu likvidováno.

Sestavení zařízení podle vynálezu bude popsáno za pomoci připojeného blokového půdorysného schématu. Základem výrobního zařízení je kolona boxů 2 tepelně izolovaných a způsobilých k hermetickému uzavření proti vnitřnímu přetlaku i podtlaku. Počet boxů 2 v koloně i jejich vnitřní objem je individuálně určován na základě specifických podmínek každé lokality,jako zdroje produkce organických tuhých odpadních látek, jejich složení a množství tak, aby doba, po kterou je odpad vydán přístupu vzduchu byla minimální. Ke každému-boxu 2 náleží zasouvatelný kontejner 2. Boxy 1. jsou navzájem propojeny odpadovým potrubím 2 ústícím do odpadního výfuku 2 a sloužícím k odvedení nekvalitní plynné směsi z počátku a ukončení procesu kvašení, jakož i pro případ likvidace přetlaku. Odvodní potrubí 5 plynu spojuje boxy 2 za účelem dopravy plynného produktu do bazénu £. Boxy 2 jsou dále navzájem propojeny potrubím pro odvod tekutého odpadu ústícímu rovněž do bazénu ji. Všechna tato potrubí jsou utěsněna v místech průchodu stěnami boxů i a opatřena neznázorněnými uzavíracími a zpětnými ventily. Při uzavřených boxech 1. je jejich vzájemné spojení možné pouze prostřednictvím těchto tří potrubí.

Boxy 2 jsou vybaveny neznázorněným zařízením pro sledování průběhu tlaků, teplot a úbytku váhy vsádky uvnitř boxů 2 během kvasného procesu.

Zavážecí zařízení 7. se vstupní vahou B. je určeno k zavážení kontejnerů 2 do boxů 2 ve směru šipky 20. Bazén 2 j^e výstupním potrubím 10 plynu spojen s vyrovnávacím členem 11, vakem nebo jiným jímacím zařízením, jež je rozvodným potrubím 12 napojeno na jisté množství spotřebičů, např. radiační kotel 13.» motor generátor 14, zkapalňovač 15 a eventuální další rozvod 16 plynu. Ohřev vnitřních prostorů boxů 2 je umožněn tepelně regulovatelným vedlejším topným okruhem napájeným vratným okruhem topení, jak je znázorněno čárkovanou linií 17.

Do bazénu ]5 ústí rovněž vedlejší přívod 19 kapaliny potřebné pro vázání kysličníku uhličitého a vychází z něho odvodní potrubí 18 nasycené kapaliny. Směr vyvážení kontejnerů 2 3^e naznačen šipkou 21 a směr vracení vyprázdněných kontejnerů 2 Šipkou 22.

V následujícím popisu funkce budou poukazy na některé regulační, kontrolní a podobné pochody pomocí přístrojů, zařízení a signálů, jež nejsou znázorněny ani blíže popsány, nebot nejsou předmětem tohoto vynálezu a lze je realizovat jakýmkoliv pro odborníka známým a běžným způsobem.

Kontejner 2 se ihned po odběru, např. z chléva, naplní organic-kým odpadem jako třeba jednodenním vyvážením slamnaté mrvy známých hodnot, kterým odpovídá pro dosažení kvalitního substrátu určitý známý úbytek váhy sušiny výchozí látky.

Jiné obecné odpady organických látek lze v této fázi upravit hutněním, případně vlhčením nebo sycením, např. hnojůvkou nebo kejdou, na vsádkový materiál požadované kvality. Je-li to nutné, vzhledem ke kvalitě a druhu odpadu, lze jej naočkovat potřebným bakteriálním kmenem. Poté se kontejner 2 zváží na váze 2 ^a zavážecím zařízením 7 se ve směru šipky 20 zaveze do příslušného boxu 2· Jednotlivé boxy 2 se naplňují kontejnery 2 ve sledu, který odpovídá časovému sledu výskytu výchozí suroviny, vždy v množství shromážděném za určitou časovou jednotku, např. 24 hodiny, nebo za jiný základní odběrový cyklus. Budiž předpokládáno, že se uvolnil jeden z boxů 2» nebot skončil kvasný proces látky v příslušném kontejneru 2, jak bude dále popsáno, a nový kontejner 2 zaujme jeho místo. Box 2 je otevřen, vývody do odpadového potrubí Q, do odvodního potrubí Q plynu i do potrubí 9 pro odvod tekutého odpadu jsou uzavřeny. Na signálním zařízení, sledujícím úbytek váhy, se nastaví mezní hodnoty úbytku, který nesmí být v průběhu procesu překročen. Obytek váhy je předem určen vzhledem ke druhu a jakosti výchozí suroviny jako limitní pro dosažení optimální kvality substrátu, načež se uzávěry čel boxu JL plynotěsně uzavřou. Tak je od počátku zabráněno ztrátám okysličením a úniku zápachu do okolí. Fo započetí procesu, ke kterému dojde, stoupá v boxu 1. tlak i teplota. Po dosaženi potřebných hodnot těchto veličin dojde k otevřeni vývodu do potrubí 2 pro odvod tekutého vedlejšího produktu a do odpadního potrubí Q, do kterého se'odvádí do odpadového výfuku Q nekvalitní plyn vznikající na počátku procesu. Otevření vývodů se děje přes tlakově regulační prvky, aby uvnitř boxu 2 byl zachován optimální tlak. Vývod do potrubí J3 je otevřen tak dlouho, dokud unikající plyn nedosáhne hodnot obvyklých pro běžné kvašení a dokud obsahuje zbytky příměsi vzduchu, který se do vnitřního prostoru boxu i dostal při zasouvání kontejneru 2. Po uzavření vývodu do potrubí 3 je s ním box 1. spojen již jen přes pojišEovaci ventil, který by v případě nežádoucího překročení tlaku uvnitř boxu uvolnil přetlak. Poté se otevře vývod do odvodního potrubí 5, plynu, a tím je nově zasunutý kontejner 2 zařazen do procesu s ostatními postupně dříve dodanými kontejnery 2_. Odvodním potrubím 2 3^e plyn veden ze všech obsazených boxů 1^ do neznázorněného zařízení uloženého těsně nade dnem bazénu Q, z něhož plyn probublává tekutinou, kterou je bazén Q naplněn. Po průchodu tekutinou je plyn nad hladinou bazénu j> jímán za určitého přetlaku a přes redukční a zpětný ventil přepouštěn do výstupního potrubí plynu 10. Tekutina o zásadité reakci, tvořící se při kvasném procesu jako vedlejší produkt, odchází z boxů 1_ potrubím 9_ rovněž do bazénu 6, ve kterém doplňuje úbytek aktivní kapaliny.

Po obsazení boxů ^kontejnery 2 je v každém boxu _1 vsádka o různém stadiu kvašeni, a tedy i plyn s rozdílným poměrem kysličníku uhličitého k metanu. Jelikož však všechny boxy 1_ jsou propojeny odvodním potrubím .5 plynu, soustředuje se odběr ze všech boxů 1, do jednoho místa před vstupem do bazénu 6. Tak je získán plyn o téměř nekolisajícím poměru kysličníku uhličitého k metanu, což podstatně usnadňuje úpravu koncentrace zásadité složky kapaliny v bazénu j> tak, že její absorpční schopnost je co nejlepší. Sama koncentrace zásaditých látek v bazénu Q je regulována a udržována na patřičné hodnotě, v závislosti na obsahu kysličníku uhličitého v plynné směsi i množství plynu přiváděného potrubím 15. Před bazénem 6 i za ním je umístěn neznázorněný analyzátor plynu, jímž se zjišEuje obsah kysličníku uhličitého v plynné směsi a podle toho se nejen řídi stupeň Ph v bazénu 6, nýbrž i spalovací režim v radiačním kotli 33. Stupeň Ph se upravuje přidáním potřebného množství vhodné zásadité látky přiváděné do bazénu 6 přívodem 19 z neznázorněného zásobníku. Sediment z částeček obsažených v odpadni kapalině i částeček vypadajících z procesu v bazénu 6 je z něho' odstraňován neznázorněným vybíracím zařízením. Tekutý produkt kapaliny nasycené kysličníkem uhliči-·. tým je z bazénu j6 odváděn průběžně v závislosti na klesající jeho absorpční schopnosti potru*’ bím 18. V připadě poklesu tlaku v soustavě zabrání vyrovnávací člen 13, který obsahuje určité množství plynu pod tlakem tomu, aby plyn ve směru ke spotřebičům ztrácel tlak rovněž.-Regulace kvašeni vychází ze závislostí daných teplotou, tlakem a časem prodlevy. Takových hodnot se v zařízení dosahuje a to v každém z boxů JL ovládáním redukčních ventilů a temperováním pomooí okruhu 17.

Zařízení podle vynálezu splňuje podmínky regulace teploty a tlaku a tlm i řízení prodlevy procesu jištěného kontinuálním sledováním úbytku váhy vsádky, při jehož dosažení je vydán impuls k ukončeni procesu. Jakmile je signalizována stanovená hodnota úbytku váhy v příslušném boxu 1., jenž je vyvolán jak odvodem plynu, tak i odvodem kapalinné složky kvašení, uzavře se vývod do odvodního potrubí 5 plynu i potrubí 9_ pro odvod kapaliny a zároveň se otevře vývod do potrubí 3 odpadového ústícího do výfuku Q. Prostor boxu 1. se poté propláchne proudem vzduohu vedeným neznázorněným zavzdušňovacím zařízením. Tím dojde k ochlazení a zastavení kvašení. Po otevření uzávěrů čel boxu 1^ se uzavře vývod do odpadového potrubí 3 a příslušný kontejner 2 se vysune z boxu 1. ve směru šipky 21 na transportní prostředek. Takto uprázdněné místo v boxu 1 zaujm* nově naplněný další kontejner s čerstvým obsahem výchozí suroviny. Předchozí kontejner 2 se po vyprázdnění překvašeného materiálu disponuje k místu plnění ve směru šipky 22. Na příkladě použití čpavkové vody jako vsádky v bazénu £ bude vysvětleno využiti výsledného produktu kvasného procesu, jímž je hnojivý substrát, jehož kvalita neutrpí újmy množstvím produkce vedlejších produktů, jejichž velikost je funkcí kvality substrátu.

čpavková voda se v bazénu £ nasytí kysličníkem uhličitým, obohacuje se tak o složku důležitou pro růst vegetace a odchází odvodním potrubím 18 jako látka na postřiky, zálivky či hnojivé podmoky. Potrubím 2 pro odvod tekutého odpadu odchází tekutina se zásadovou reakcí, a v bazénu doplňuje aktivní kapalinu, která po nasycení kysličníkem uhličitým je průběžně odváděna z bazénu potrubím 18. V sedimentu, který v bazénu 2 v průběhu procesu vzniká, se hromadí i hnojivé látky pevného skupenství, které mohou odcházet s odpadní kapalinou. Sediment je rovněž po dosažení určitého množství z bazénu 2 odebírán a použit pro přimíšení do substrátu nebo kompostů.

Výsledný substrát se používá obvyklým způsobem pro užití zaoráním, zakládání kompostů či přímému vegetačnímu přihnojování.

Claims (5)

1. pRedmSt VYNALEZU

   1. Zařízení ke kontinuálnímu anaerobnímu ošetřeni tuhých organických látek, vyznačující se tím, že obsahuje soustavu navzájem oddělených boxů (1), zařízených k plynotěsnému uzavření a upravených pro zasouvání a vysouváni kontejnerů (2) a vnitřní prostor každého boxu (1) je odpojitelně připojen na odvodní potrubí (5) plynu vedené do bazénu (6) pro oddělování kysličníku uhličitého.
2. 2. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že každý box (1) je vybaven vážní jednotkou pro plynulou registraci úbytku váhy výchozí látky.
3. 3. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že boxy (1) jsou připojeny na potrubí (9) pro odvod tekutého produktu kvašení vedeného do bazénu (6).
4. 4. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že vnitřní prostory všech boxů (1) jsou odpojitelně připojeny na společné odpadní potrubí (3), vedené do odpadního výfuku (4).
5. 5. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že vnitřní prostory všech boxů (1) jsou připojeny přes pojištovací tlakové ventily s odpadním potrubím (3,.