CZ172193A3

CZ172193A3 - Způsob kontinuální výroby přírodního hnojivá

Info

Publication number: CZ172193A3
Application number: CZ931721A
Authority: CZ
Inventors: Michal Prom Chem Prochazka; Miroslav Ing Prochazka
Original assignee: Michal Prom Chem Prochazka; Miroslav Ing Prochazka
Priority date: 1993-08-20
Filing date: 1993-08-20
Publication date: 1995-03-15

Abstract

Rozložitelné organické látky se nejprve rozmíchají a obsah sušiny v nich se upraví přídavkem organických látek, výsledná směs se pak zahřívá na předem určenou teplotu, na které se udržuje po celou dobu procesu, přitom se průběžně promíchává a vzniklý bioplyn se odebírá z prostoru nad směsí. Zreagovaná směs se průběžně separuje na pevný a kapalný podíl. Takto připravený pevný podíl se podrobí procesu tlení a kapalný podílu se čistí. Proces probíhá tak, že se do pevného podílu za promíchávání přidávají jednak enzymy a jednak pro zvýšení obsahu sušiny v rozmezí od 32 do 50 % další organické látky o velikosti částic do 5 mm, načež se vzniklá směs rovnoměrně rozvrstvuje. Vrstva se zahřívá na teplotu 10 až 45 °C a plynule se odsouvá postupným přidáváním dalšího pevného podílu, a to za promíchávání a stálého udržování stanovené teploty a vlhkosti až do ukončení procesu tlení. U kapalného podílu zreagované směsi se po jeho odčpavkování snižuje dále obsah volného amoniaku pod výstupní hodnotu 80 mg/1 jeho přeměnou na volný dusík provzdušňováním při intenzívním promíchávání za přítomnosti světla. Část podílu nerozpustných látek sedimentuje, načež se kapalný podíl dále dočišfuje provzdušňováním v tenké vrstvě, sedimentací a filtrací.

Description

Způsob kontinuálního zpracování odpadních vod s obsahem rozložitelných organických látek.

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu kontinuálního zpracování odpadních vod s obsahem rozložitelných organických látek, zejména exkrementů hospodářských zvířat, na přírodní hnojivo.

Dosavadní stav techniky

Od každého druhu hospodářských zvířat je jiný typ odpadu, který se odlišuje složením, pH prostředím, obsahem volného amoniaku a zejména obsahem sušiny.

Tekutý až polotekutý odpad se zpravidla rozmíchá, aby došlo k jeho homogenizaci, a upraví se přídavkem organických látek, například dřevěných štépků, pilin, rozemletého listí, pivovarského mláta a jiných odpadů z potravinářského průmyslu tak, aby celkový obsah sušiny byl nejméně 8%. Výsledná směs se čerpá do reaktoru, kde se zahřívá na teplotu přibližně 40°C a na této teplotě se udržuje po celou dobu procesu. Činností metanogenních bakterií v zahřáté směsi vzniká směs metanu, kysličníku uhličitého, sirovodíku a vodíku, tak zvaný bioplyn.

Směs se v reaktoru neustále promíchává (mechanicky, plynem, metodou tlakového rázu) a současně v ní probíhají reakce jako hydrolýza a další štěpení organických látek. Vzniklý bioplyn se odebírá z prostoru nad směsí a je zpravidla veden do nízkotlakého zásobníku.

Protože proces je kontinuální, směs se do reaktoru neustále přivádí a současně zreagovaná směs se kontinuálně odebírá a separuje na pevný a kapalný podíl. V současné době se pevný podíl zreagované směsi vyváží jako hnojivo na pole. Není to příliš vhodné jednak z důvodu vyššího obsahu volného amoniaku a v některých případech i patogenních bakterií a navíc to není ani ekonomické, protože se jedná o velké objemy pevného podílu majícího asi 80%-ní vlhkost.

Kapalný podíl se budto skladuje v jímkách a ve vhodnou roční

-2dobu se vyváží na pole. Z ekologických důvodů není tento postup vhodný, kapalný podíl má příliš vysoký obsah volného amoniaku, nerozpustných koloidních látek (například huminových kyselin) a navíc má vysokou biologickou a chemickou spotřebu kyslíku. Z tohoto důvodu se obvykle čistí v čisticích stanicích a vypouští do vodotečí.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje způsob kontinuálního zpracování odpadních vod s obsahem rozložitelných organických látek na přírodní hnojivo podle tohoto vynálezu. Organické látky, například exkrementy hospodářských zvířat, se nejprve rozmíchají a obsah sušiny v nich se upraví přídavkem organických látek. Výsledná směs se pak zahřívá na předem určenou teplotu, na které se udržuje po celou dobu procesu, přitom se průběžně promíchává a vzniklý bioplyn se odebírá z prostoru nad směsí, přičemž zreagovaná směs se průběžně separuje například odstředováním na pevný a kapalný podíl»

Podstata vynálezu spočívá v tom, že takto připravený pevný podíl se podrobí procesu tlení a kapalný podíl se čistí. Proces probíhá s výhodou tak, že se do pevného podílu za promíchávání přidávají jednak enzymy a jednak pro zvýšení obsahu sušiny v rozmezí od 32 do 50% další organické látky o velikosti částic do 5 mm. Vzniklá směs se pak rovnoměrně rozvrstvuje, vrstva se zahřívá na teplotu 10 až 45 °C a plynule se odsouvá postupným přidáváním dalšího pevného podílu, a to za promíchávání a stálého udržování stanovené teploty a vlhkosti až do ukončení procesu tlení.

U kapalného podílu zreagované směsi se po jeho odčpavkování snižuje dále obsah volného amoniaku pod výstupní hodnotu 80 mg/1 jeho přeměnou na volný dusík provzdušňováním při intenzívním promíchávání za přítomnosti světla. Část podílu nerozpustných látek sedimentuje, načež se kapalný podíl dále dočištuje provzdušňováním v tenké vrstvě, sedimentací a filtrací.

-3Výstupními produkty tohoto procesu jsou biologicky nezávadně a velmi kvalitní přírodní hnojivo s vysokým obsahem vázaného dusíku a vyčištěná voda.

Z procesu zpracování pevného podílu v uzavřené hale se odsává teplý a vlhký vzduch, který se filtruje přes rozmělněnou kůru. Průchodem tímto biofiltrěm se vzduch jednak čistí a ochlazuje a zároveň urychluje přeměnu kůry na rašelinu. Pevný podíl se po ukončení procesu tlení shromaždfuje na úložišti, odkud se odebírá a následně ukládá do obalů, případně peletizuje. Při peletizaci může být před lisováním do granulí předsoušen.

Odčpavkování kapalného podílu může být prováděno destilací. Kapalný podíl se v případě vyššího obsahu koloidních látek, například huminových kyselin, močových kyselin, organických barviv a nerozložených bílkovin dále dočišůuje srážením zbytkových koloidních látek, případně i ozonizací.

Části vznikajícího bioplynu se používá pro ohřev rozvrstveného tlejícího pevného podílu. Bioplyn z procesu zpracování vstupní suroviny se jednak ukládá a jednak spaluje tak, že vzniklé teplo ohřívá rozvrstvený tlející pevný podíl a navíc se přeměňuje na elektrickou energii. Pod reakčními žlaby s rozvrstveným pevným podílem je s výhodou umístěna rekuperační nádrž o velkém objemu, plněná vodou a kameny, do které jsou zavedena topná tělesa přivádějící odpadní teplo ze spalování bioplynu a dále topná tělesa teplo z nádrže odebírající. Energie vzniklá spalováním bioplynu postačí zásobovat teplem a elektrickou energií celý výrobní areál.

Příklady provedeni vvnálezu

Odpadní vody z velkovýkrmen hospodářských zvířat v objemu přibližně 20 m³ denně jsou vedeny do homogenizační nádrže. Zde probíhá jejich homogenizace a úprava objemu sušiny na asi 8% přídavkem vhodného objemu organického materiálu, například drcené slámy, pilin a podobně.

Z nádrže je směs vedena do tepelné izolovaného reaktoru o objemu 650 m , vybaveného systémem míchání (mechanicky,

-4plynem nebo na principu tlakové vlny). Reaktor je opatřen zařízením na odběr vzniklého bioplynu, přívod surového materiálu a vývody pro odvod a zpětný přívod vně reaktoru ohřívané reakční směsi (alternativně je vyhřívání uvnitř reaktoru).

Reakční směs se kontinuálně zahřívá ve výměnících odpadním teplem z motorgenerátoru a udržuje se na optimální teplotě 40°C (reakce probíhá běžně v teplotním rozmezí od 30 do 45°C). čerpadla, která čerpají reakční směs z reaktoru do tepelného výměníku, jsou ovládána tepelnými čidly tak, aby se v reaktoru udržovala teplota 40°C (38 až 42°C). Doba zdržení denní dávky zpracovávané suroviny v reaktoru je 25 až 30 dnů podle kvality vstupního materiálu. V reaktoru vzniká činností metanogenních bakterií bioplyn, který je veden do nízkotlakého zásobníku (tlak velikosti 15 kPa) o objemu asi

O

500 m . Odtud je bioplyn veden přes čisticí stanici přímo do motorgenerátorů a jeho přebytek do vysokotlakého zásobníku (tlak velikosti 2 MPa) o objemu 280 m³. Energetická bilance je taková, že 1 m³ odpadních vod poskytuje 25 až 28 m³ bioplynu, lm³ bioplynu pak poskytuje 1,6 kwh elektrické energie a 3,4 kWh tepelné energie. Tyto energie jsou přímo využitelné. Zreagovaná směs z reaktoru se separuje na kontinuální odstředivce na pevný a kapalný podíl.

Podle tohoto vynálezu se pevný podíl po kontinuálním odstřelování dopravuje do míchače, kde se do něj přidávají enzymy a další organické látky o velikosti částic do 5 mm. Jedná se o rozdrcené dřevo, slámu, piliny, kůru, listí a podobně. V míchači je celkový obsah sušiny upraven na hodnotu 40%. Šnekovým dopravníkem se takto upravená směs dopraví na počátek reakčního žlabu délky 40 m, kde se rozvrství až do výšky lm a zahřívá na teplotu 10 až 45°C (s výhodou 35°C). Tím se nastartují aerobní reakce. Obsah žlabu se průběžně v celé své délce promíchává a zároveň posouvá přidáváním vstupního materiálu na začátek žlabu. Současně se udržuje teplota a vlhkost pevného podílu přídavkem vody tak, aby vlhkost v prvních dvou třetinách žlabu nepoklesla pod 50% a teplota

-5nepřesáhla 65°C (žlab je ve dně na svém začátku vybaven vyhřívacím tělesem, které zahřeje vstupující materiál na teplotu 35°C, a po stranách snímači teploty a vlhkosti). Kypřičem se jednou až třikrát denně zpracovávaný materiál promíchává a celý obsah žlabu se posunuje směrem k jeho konci.

V koncové části reakčniho žlabu ustává proces tlení pevného podílu, jeho teplota se samovolně snižuje a současně klesá jeho vlhkost.

Po průchodu reakčním žlabem se daný objem zpracovávaného pevného podílu kypřičem nahrne do sběrné jímky, která je společná pro všechny reakční žlaby, a dopravníkem přemístěn k balicí nebo peletizační lince. Finální produkt, to je přírodní hnojivo, je během svého průchodu reakčním žlabem vystaven teplotě až 65°C po dobu tří až čtyř dnů. Tato teplota, způsobená exotermními reakcemi při rozkladu organických látek, je dostačující k likvidaci všech patogenních bakterií. Doba zdržení pevného podílu v reakčním žlabu je 30 dnů, provoz žlabů je kontinuální.

Pod reakčními žlaby může být umístěna rekuperační nádrž o objemu přibližně 800 m³ plněná vodou a kameny, do které jsou zavedena topná tělesa přivádějící odpadní teplo z motorgenerátoru a tedy nádrž vyhřívající a dále topná tělesa teplo z nádrže odebírající.

Znečištěný, teplý a vlhký vzduch z prostoru výrobní linky je odsáván a veden do biofiltrů, plněných rozmělněnou kůrou, kde se jednak čistí a ochlazuje a zároveň urychluje přeměnu kůry na rašelinu.

Energie ze spalování vyvinutého bioplynu postačí zásobovat teplem a elektrickou energií celý areál včetně výrobní haly o ploše 1000 m².

Kapalný podíl se destilací zbavuje podstatné části volného amoniaku. Z odstředivky je veden o objemu přibližně 18,5 m^J/den přes odčpavkovací stanici do čisticího systému, který sestává z nitrifikačně-denitrifikační stanice, dočišťovacího systému a dvou přírodních nádrží.

V nitrifikačně-denitrifikační stanici dochází k přeměně amo-sniaku na volný dusík (obsah volného amoniaku na výstupu stanice nepřesahuje 80 mg/lj provzdušňováním při intenzivním promíchávání za přítomnosti světla. Část podílu nerozpustných látek sedimentuje a vrací se zpět do reaktoru.

Dočištovací systém je tvořen děleným meandrem o celkové délce přibližně 500 m. K dočišťování kapalného podílu zde dochází oxidací, případné i ozonizací v tenké vrstvě, sedimentací a filtrací přes výměnné pískové filtry s eventuelním srážením zbytkových koloidních látek.

V první přírodní nádrži o objemu asi 3500 m³ může být kapalný podíl dále provzdušňován a může zde probíhat sedimentace, v následné druhé přírodní nádrži o zhruba stejném objemu jako první nádrži již lze chovat ryby. Vyčištěná voda z první a druhé nádrže se používá jednak na zvlhčování reakční směsi pevného podílu v reakčním žlabech a jednak na zálivku lesní školky. Přebytečná voda je po vyčištění, to je za dobu zhruba jednoho roku od vstupu do procesu, vypouštěna do vodoteče v množství do 0,25 1/s.

Ročním výsledným produktem celého procesu je přibližné 6ΘΌΟ t přírodního hnojivá, 100 m³ čpavkové vody na zálivku polí, rašelina z biofiltrú a 0,9 MWh energie. Zároveň se vyčistí přibližné 7300 m³ odpadních vod značně zatěžujících životní prostředí.

Průmyslová využitelnost vynálezu

Způsob kontinuálního zpracování odpadních vod s obsahem rozložitelných organických látek na přírodní hnojivo podle tohoto vynálezu lze využít zvláště při zpracování odpadních vod s obsahem exkrementů hospodářských zvířat.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob kontinuálního zpracování odpadních vod s obsahem rozložitelných organických látek na přírodní hnojivo, kde tyto organické látky se nejprve rozmíchají a obsah sušiny v nich se upraví přídavkem organických látek, výsledná směs se pak zahřívá na předem určenou teplotu, na které se udržuje po celou dobu procesu, přitom se průběžně promíchává a vzniklý bioplyn se odebírá z prostoru nad směsí, přičemž zreagovaná směs se průběžně separuje na pevný a kapalný podíl, vyznačující se tím, že takto připravený pevný podíl se podrobí procesu tlení a kapalný podíl se čistí.
2. Způsob kontinuálního zpracování odpadních vod podle nároku 1, vyznačující se tím, že se do pevného podílu za promíchávání přidávají jednak enzymy a jednak pro zvýšení obsahu sušiny v rozmezí od 32 do 50% další organické látky o velikosti částic do 5 mm, načež se vzniklá směs rovnoměrně rozvrstvuje, vrstva se zahřívá na teplotu 10 až 45 °C a plynule se odsouvá postupným přidáváním dalšího pevného podílu, a to za promíchávání a stálého udržování stanovené teploty a vlhkosti až do ukončení procesu tlení, přičemž u kapalného podílu zreagovaná směsi se po jeho odčpavkování snižuje dále obsah volného amoniaku pod výstupní hodnotu 80 mg/1 jeho přeměnou na volný dusík provzdušňováním při intenzívním promíchávání za přítomnosti světla, část podílu nerozpustných látek sedimentuje, načež se kapalný podíl dále dočištuje provzdušňováním v tenké vrstvě, sedimentací a filtrací.
3. Způsob kontinuálního zpracování odpadních vod podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že z procesu zpracování pevného podílu se odsává teplý a vlhký vzduch, který se filtruje přes rozmělněnou kůru.

i \ •s
4. Způsob kontinuálního zpracování odpadních vod podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že pevný podíl se po ukončení procesu tlení shromažďuje na úložišti a následně ukládá do obali,
5. Způsob kontinuálního zpracování odpadních vod podle nároku 1 až 3, vyznačující se tím, že pevný podíl se po ukončení procesu tlení shromaždřuje na úložišti a následně peletizuje.
6. Způsob kontinuálního zpracování odpadních vod podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že odčpavkování kapalného podílu se provádí destilací.
7. Způsob kontinuálního zpracování odpadních vod podle některého z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že kapalný podíl se dále dočištuje srážením zbytkových koloidních látek.
8. Způsob kontinuálního zpracování odpadních vod podle některého z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že kapalný podíl se dále dočištuje ozonizací.
9. Způsob kontinuálního zpracování odpadních vod podle některého z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že části vznikajícího bioplynu se používá pro ohřev rozvrstveného tlejícího pevného podílu.