CZ2020259A3

CZ2020259A3 - Zařízení na zpracování organických odpadů a způsob zpracování odpadu

Info

Publication number: CZ2020259A3
Application number: CZ2020-259A
Authority: CZ
Inventors: Eva JANČOVÁ; Eva Ing Jančová; Slávka JANČOVÁ; Slávka Ing Jančová
Original assignee: CONFORMITY s.r.o.
Priority date: 2019-10-28
Filing date: 2020-05-11
Publication date: 2021-05-12
Also published as: CZ309061B6; CZ34133U1; SK8896Y1; SK1582019U1

Abstract

Zařízení na zpracování organických odpadů spočívá v tom, že v jeho vnitřní části jsou umístěny tři samostatné nerezové komory (1a,1b,1c) s tlakovacím potrubím s přepouštěcím ventilem (2) a výhřevné hady (3) na ohřev komor, a komory jsou spojené s fermentorem (14), přičemž jsou vzájemně spojené hadicovým potrubím (4), a to je dále spojené s míchacími částmi (5) zařízení (15), které jsou poháněné kompresorem (6), a jsou spojené přes první ventil (10) a následně umístěný externí hadicový systém (9) k venkovní potrubní trase (7) příjemce na vypouštění enzymaticky upraveného odpadu (8), přičemž zařízení (15) má výstup přes druhý ventil (11) napojený na externí fermentor (14). Způsob zpracování odpadu prováděný za použití tohoto zařízení spočívá v tom, že se odpad (8) vpustí přes hadicový systém (9) a první ventil (10) a postupně se nasává do dvou komor (1a) a (1b), a souběžně s procesem sání začne proces ohřevu komor (1a), (1b), pak se otevře třetí komora (1c) a začne se proces cirkulace směsi v komorách, přičemž třetí komora (1c) obsahuje enzym, který se domíchává do odpadu (8) obsaženého v plných komorách (1a), (1b). Odpad (8) se dále míchá a obíhá ve všech třech komorách, přičemž míchání trvá 2 až 10 hodin za stálého ohřevu komor. Proces míchání se pak zastaví a míchací části (5) zařízení se napojí k vnější potrubní trase (7) příjemce na vypouštění enzymaticky upraveného odpadu (8), pak se pomalým výtlakem dostane směs upraveného odpadu (8) z komor (1a), (1b), (1c) do fermentoru (14), přičemž doba zdržení směsi ve fermentoru (14) je 20 až 30 dní. Směs se následně přesune do externího dofermentoru (13), kde je ještě doba zdržení 60 až 90 dní, potom se ze směsi odčerpá voda a odpad (8) je enzymaticky upravený.

Description

Zařízení na zpracování organických odpadů a způsob zpracování odpadu

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení na zpracování organických odpadů a způsobu zpracování odpadu na ekologicky obnovitelný zdroj energie nebo na sekundární zdroj živin pro zemědělskou výrobu.

Dosavadní stav techniky

Při činnosti zemědělských, potravinářských, farmaceutických jako i vodárenských společností se vytváří odpady charakterizované ve smyslu zákona č. 185/2001 Sb. o odpadech. Jde o následující druhy odpadů:

02	Odpady ze zemědělství, zahradnictví, lesnictví, myslivosti a rybářství, akvakultury a z výroby a zpracování potravin
03	Odpady ze zpracování dřeva a z výroby papíru, lepenky, celulózy, řeziva a nábytku
18	Odpady ze zdravotnického anebo veterinárního ošetření anebo s nimi souvisejícího výzkumu vyjma kuchyňských a restauračních odpadů, které nevznikly z přímého zdravotnického ošetření
19	Odpady ze zařízení na úpravu odpadu, z čistíren odpadových vod mimo místa jejich vzniku a úpraven pitné vody a průmyslové vody
20	Komunální odpady (odpady z domácností a podobné odpady z obchodu, průmyslu a institucí) včetně jejich složek z tříděného sběru

Základní částí těchto odpadů jsou organické složky tvořící 30-90% podíl jejich složení. Z praxe jsou známá různá řešení zpracování organických odpadů.

Pevný odpad se odstraňuje běžně 4 způsoby:

1. Řízené skládkování:

- ačkoli jde o nejméně vhodný způsob likvidace odpadu, likviduje se jím asi 70-90% světového odpadu

2. Spalování:

- nej modernější způsob likvidace

3. Kompostovaní:

- může nahradit průmyslové hnojivé

4. Zpracování odpadů:

- umožňuje využít odpad jako druhotnou surovinu (recyklace), podmínkou znovu využití odpadu je jeho třídění

Mnohé způsoby a technologie zpracování odpadů byly prezentovány na konferenci Průmyslové emise 2018, která se konala v Bratislavě v říjnu 2018. Nakonferenci vystoupil např. Prof. Ing. Igor Bodík, PhD., Oddělení environmentálního inženýrství FCHPS STU s prezentací na téma „Odstraňování prioritních látek a mikropolutanů z odpadních vod degradačními procesy“ nebo prof. Ing. Ján Derco, DrSc., Oddělení environmentálního inženýrství FCHPT STU „Strategie anaerobního zpracování biologicky rozložitelných odpadů s vysokým obsahem dusíku a síry“.

Nej častějším způsobem zpracování organických odpadů je jejich skladování a kompostování, založené na postupném rozkladu odpadu.

CZ 2020 - 259 A3

V důsledku vysokého podílu organických látek jsou takovéto odpady produktem s velmi nepříjemným průvodním zápachem, obzvlášť při procesu skládkování, případně kompostování, kdy se organická část odpadu dlouhodobé odbourává procesem přirozeného organického rozpadu (vyhnívání), s následnou tvorbou odpadních plynů. Tyto plyny unikají obvykle volně do ovzduší, což má obtěžující dopad na okolí, zejména na obydlené rezidentní zóny. Kromě zápachu vyvolávají takové plyny i zvyšování obsahu škodlivých skleníkových plynů v ovzduší.

Značná část organických odpadů obsahuje zároveň další škodlivé látky, tzv. mikropolutanty, které se dostávají do organického odpadu vyloučením z trávicího traktu zvířat, člověka (například steroidní a antibiotická léčiva), ale i ze zemědělské výroby (například herbicidní látky, pesticidní postřiky). Tyto látky jsou pro životní prostředí škodlivé a vysoce problematické, nakolik jsou neodbouratelné běžnými postupy, atak se stávají součástí koloběhu vody.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje zařízení na zpracování organických odpadů podle technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že v jeho vnitřní části jsou umístěny tři samostatné nerezové komory, první komora, druhá komora a třetí komora, přičemž každá z komor má vlastní tlakovací potrubí s přepouštěcím ventilem a výhřevné hady na ohřev komor, a komory jsou spojené s fermentorem, přičemž jsou vzájemně propojené hadicovým potrubím, a to je dále spojené s míchacími částmi zařízení, které jsou poháněné kompresorem, ajsou připojené přes první ventil a následně umístěný externí hadicový systém k venkovní potrubní trase příjemce na vypouštění enzymaticky upraveného odpadu, přičemž zařízení má výstup přes druhý ventil napojený na externí fermentor, dofermentor a/nebo na externí bioplynové zařízení.

Podle vynálezu je výhodné, že zařízení na zpracování organických odpadů je mobilní a má kapacitu míchání až 30 m³ odpadu denně.

Podstatou vynálezu je také způsob zpracování organických odpadů v zařízení, spočívající v tom, že míchací části zařízení se připojí k vnější potrubní trase příjemce, odkud se vpustí odpad přes hadicový systém a první ventil, pňčemž odpad se postupně nasává do dvou komor, do první komory a do druhé komory, a souběžně s procesem sání začne proces ohřevu komor, který trvá celkem 3 až 5 hodin až do úplného napuštění obou komor a do dosažení jejich provozní teploty na úrovni 65 ° C, pak se otevře třetí komora a začne se proces cirkulace směsi v komorách, přičemž třetí komora obsahuje enzym, který se domíchává do odpadu obsaženého v plných komorách, pak se odpad dále míchá a obíhá ve všech třech komorách, přičemž míchání trvá 2 až 10 hodin za stálého ohřevu komor, ve kterých se udržují provozní podmínky vhodné pro zajištění aktivity enzymu, přičemž při míchání vznikající plyny se vyrovnávají ve všech tlakových komorách jejich přepouštěcím ventilem, a po smíchání se ze směsi odebere vzorek, který se ochladí na 20 ° C a změří se její pH, přičemž pokud naměřené pH směsi není v rozmezí 6,5 + -0,2, tak se pH směsi upraví přidáním chloridu železitého nebo 24% hmoto, čpavkové vody, proces míchání se pak zastaví a míchací části zařízení se napojí přes první ventil a následně umístěný hadicový systém k vnější potrubní trase příjemce na vypouštění enzymaticky upraveného odpadu, pak se pomalým výtlakem dostane směs upraveného odpadu z komor do fermentoru, přičemž výtlak trvá 3 hodiny s regulovaným procesem tlaku, dále následuje fáze zplynování směsi, přičemž doba zdržení směsi ve fermentoru je 20 až 30 dní, pak se směs přesune do externího dofermentoru nebo do externího bioplynového zařízení, kde je ještě doba zdržení 60 až 90 dní, po tomto čase se odčerpá ze směsi voda, a následně se odebere vzorek zbytkové hmoty na analýzu a vyhodnocení parametrů vzorky jako sekundárního zdroje živin.

Výhodou je, že odpad je enzymaticky zpracovaný.

Výhodou způsobu zpracování organických odpadů je rovněž, že odpad se smíchá s enzymem za stálého míchání směsi, a za 24 hodin se enzymaticky upraví 1,38 % organické hmoty odpadu při

CZ 2020 - 259 A3 maximálním výkonu plynu 250 m3 až 550 m3/ m3 směsné hmoty.

Objasnění výkresů

Technické řešení bude blíže osvětleno pomocí výkresů, Obr. 1 - boční pohled na průřez zařízením na zpracování organických odpadů při pohledu zboku;

Obr. 2 - horní pohled na průřez zařízením na zpracování organických odpadů, bez externích částí zařízení.

Příklady uskutečnění vynálezu

Příklad 1

Zařízení na zpracování organických odpadů má uvnitř umístěny tři samostatné nerezové komory, první komoru ta, druhou enzymatickou komoru 1b a třetí komoru le. přičemž každá z komor má vlastní tlakovací potrubí s přepouštěcím ventilem 2 a výhřevné potrubní hady 3 určené k ohřevu komor. Komory ta, 1b, 1c jsou spojeny s fermentorem 14, přičemž jsou vzájemně propojeny hadicovým potrubím 4, a to je dále spojeno s míchacími částmi 5 zařízení 15. které jsou poháněny kompresorem 6. Míchací části 5 zařízení 15 jsou připojeny přes ventil 10 a následně umístěný externí hadicový systém 9 k vnější potrubní trase 7 pro vypouštění enzymaticky upraveného odpadu 8, přičemž zařízení je na výstupu přes druhý ventil 11 napojené na externí fermenter 14. dofermentor 13 nebo na externí bioplynové zařízení 12.

Zařízení na zpracování organických odpadů může být mobilní.

Před začátkem zpracovatelského procesu se odeberou vzorky odpadu z celého procesu tvorby odpadu v provozu producenta odpadu, vyhodnotí se základní parametry odpadu: PH,obsah sušiny, obsah dusíkatých látek jako celkový N, obsah fosforu jako celkový P, obsah rizikových látek jako je například arsen, vápník, kadmium, chrom, měď, rtuť, draslík, K2O, hořčík, nikl, olovo, selen, zinek, hodnoty mikropolutantů.

Následuje test odpadu a jeho biodegradace v laboratorních podmínkách diskontinuální mezofilní anaerobní digescí bez míchání (test BMP - Biochemical Methane Potential) pomocí baňkových bioreaktorů. Postup vychází z normy ČSN EN ISO 11734, respektive z metodického návodu RNDr. Bubeníkové. Reaktory jsou umístěny ve vodném prostředí při teplotě 40 ° C ± 0,5 ° C.

Pro stanovení endogenní produkce bioplynu a metanu jsou použity 2 bioreaktory. Po dobu 40 dní je zapisována teplota (teplota bioplynu), barometrický tlak a přírůstek objemu bioplynu. Při dostatečném množství bioplynu v byretě (nad 150 ml) je uděláno měření obsahu metanu přenosným analyzátorem bioplynu Geotechnical Instruments (UK) Ltd. Biogas 5000 s duálními infračervenými senzory CH4 (0-70 % ± 0,5 %) a CO2 (0-60 % ± 0,5 %) a elektrochemickými senzory 02 (0-25 % ± 1,0 %), H2 (0-2000 ppm ± 2,0 % FS) a H2S (0-5000 ppm ± 2,0 % FS) analyzátorem Geotech Biogas5000 (CH4 0-70 % ± 0,5 %). pH bylo měřeno přístrojem WTW 340i se sondou SenTix 41, pro sušení byl použit analyzátor vlhkosti KERN DLB 160 3A s halogenovou lampou a žíhání bylo provedeno termogravimetrickým analyzátorem LEČO TGA 701. Při testu se stanoví dávka enzymu poměrem k tvorbě plynu a obsahu sušiny.

CZ 2020 - 259 A3

	PrsOukt	Produkt	Anxfeki	'Produkt	Produkt	Produkt	Prsxfekj	Produkt	Pataukt	ProrW
	t	3	3	4 ..........		8	7	8	8	W
	38%		«%	70%		15%		28%	28%
			..................	80%			88%	78%
ix				5%		39% 28%	5%	28%	38%	38%
: *	28%				38%		.................... 18%	38% ............ 25%	28%
i»				45%		38%	18%	25%
	z.	..................			2	2				2
	3	3	5	ta	3	5	ta	18	3	3
	AA	(LA	(LA		(tta)	AA	(%%)	%%%	Ota)	Ota)

Tabulka 1: Složení směsi enzymů, příklad

V dalším kroku se přenese nastavená dávka směsi k producentovi odpadu. Takto stanovená dávku enzymů se denně přidává do procesů se vznikem odpadu, přičemž v každém procesu tvorby odpadu je určen poměr a dávkování směsi enzymů. Po čase zdržení odpadu ve výrobě producenta od 24 hodin do 30 dnů následuje vypuštění enzymaticky upraveného odpadu do přistaveného zařízení 15 na zpracování organických odpadů. Zařízení může být mobilní. Mobilní míchací zařízení má kapacitu míchání 30 m3 odpadu denně rozdělenou do tří nerezových samostatných komor ta, kb, 1c. Postupným sáním se odpad nasává do prvních dvou komor la. lb o celkové kapacitě sání 5m3/ hod.

Zpracování organických odpadů se uskuteční tak, že míchací zařízení 5 se připojí k vnější potrubní trase 7 producenta, odkud se vpustí do zařízení upravený odpad 8 přes externí hadicový systém 9 a první ventil 10, přičemž odpad 8 se postupným sáním nasává do prvních dvou komor - do první komory la a druhé enzymatické komory kb, a souběžně s procesem sání se začne proces ohřevu komor ta, lb. přičemž tento proces trvá celkově 3 -5 hodin až do úplného napuštění obou komor a do dosažení jejich provozní teploty 65° C. Poté se otevře třetí komora 1c a začne se proces cirkulace směsi ve všech komorách, přičemž třetí komora 1c obsahuje enzym na domíchání do dvou plných komor la. lb. Odpad 8 se dále zpracovává mícháním přičemž obíhá ve všech třech komorách, míchání trvá 10 hodin za stálého ohřevu komor, ve kterých se udržují provozní podmínky k udržení aktivity enzymu. Při míchání vznikající plyny se vyrovnávají ve všech tlakových komorách jejich přepouštěcím ventilem 2. Po smíchání se ze směsi se odebere vzorek, ochladí se na 20 °C a změří se její pH, přičemž pokud naměřené pH směsi ne je v rozmezí 6,5 + 0,2, tak se pH upraví přidáním chloridu železitého nebo 24% hmota, čpavkové vody. Proces míchání se pak zastaví a míchací části 5 zařízení 15 se napojí přes první ventil 10 a následně umístěný externí hadicový systém 9 k vnější potrubní trase 7 a pomalým výtlakem se dostane směs upraveného odpadu 8 z komor do fermentoru 14, přičemž výtlak trvá 3 hodiny s regulovaným procesem tlaku. Poté následuje fáze zplynování směsi, přičemž doba zdržení směsi ve fermentoru 14 příjemce je 20 -30 dní. Následně se směs přesouvá do externího dofermentor 13 nebo do koncového externího skladu odčerpávání vody, a následně se odebere vzorek zbytkové hmoty na analýzu a vyhodnocení parametrů vzorky jako sekundárního zdroje živin bioplynového zařízení 12. kde je ještě doba zdržení 60 -90 dní. Po tomto čase následuje odčerpávání vody, a následně se odebere vzorek zbytkové hmoty na analýzu a vyhodnocení parametrů vzorky jako sekundárního zdroje živin.

Jako enzym na zpracování odpadu se použije například LINGO KAL. Aktivita anaerobního prostředí enzymu Lignit KAL je taková, že za stálého míchání zpracuje 1,38% organické hmoty denně při maximálním výkonu plynu 250 m3-550 m3 / m3 kompozitních hmoty.

Cílem předkládaného řešení je zajištění takového zpracování organických odpadů, které odstraní

CZ 2020 - 259 A3 zápach při skladování a zpracování odpadu, a zároveň bude ekologické.

Základem zpracování organických odpadů podle tohoto řešení je maximální možná biodegradace odpadu na plyn v krátkém časovém intervalu a v prostorově řízeném procesu zpracování.

Průmyslová využitelnost

Zařízení na zpracování organických odpadů a způsob zpracování nespotřebovatelných ίο organických odpadů podle tohoto řešení se využije v oblasti zemědělských, potravinářských, farmaceutických jakož i vodárenských společností na ekologické zpracování odpadu a jeho přeměnu na obnovitelný zdroj energie, nebo na sekundární zdroj živin pro zemědělskou výrobu.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Zařízení na zpracování organických odpadů vyznačující se tím, že v jeho vnitřní části jsou umístěny tři samostatné nerezové komory, první (la), druhá komora (1b) a třetí komora (1c), přičemž každá z komor má vlastní tlakovací potrubí s přepouštěcím ventilem (2) a výhřevné hady (3) na ohřev komor, a komory (la), (1b), (1c) jsou spojené s fermentorem (14), přičemž jsou vzájemně spojené hadicovým potrubím (4), a to je dále spojené s míchacími částmi (5) zařízení (15), které jsou poháněné kompresorem (6), a jsou spojené přes první ventil (10) a následně umístěný externí hadicový systém (9) k venkovní potrubní trase (7) příjemce na vypouštění enzymaticky upraveného odpadu (8), přičemž zařízení (15) má výstup přes druhý ventil (11) napojený na externí fermentor (14), dofermentor (13) a nebo na externí bioplynové zařízení (12).
2. Zařízení na zpracování organických odpadů podle nároku 1, vyznačující se tím, že je mobilní a má kapacitu míchání 30 m odpadu denně.
3. Způsob zpracování organických odpadů v zařízení definovaném v nárocích 1 a 2, vyznačující se tím, že míchací části (5) zařízení (15) se připojí k vnější potrubní trase (7) příjemce, odkud se vpustí odpad (8) přes hadicový systém (9) a první ventil (10), přičemž odpad (8) se postupné nasává do dvou komor, do první komory (la) a do druhé komory (1b), a souběžně s procesem sání začne proces ohřevu komor (la), (1b), který trvá celkem 3 až 5 hodin až do úplného napuštění obou komor (la), ( 1b) a do dosažení jejich provozní teploty na úrovni 65 °C, pak se otevře třetí komora (1c) a začne se proces cirkulace směsi v komorách, přičemž třetí komora (1c) obsahuje enzym, který se domíchává do odpadu (8) obsaženého v plných komorách (la), (1b), pak se odpad (8) dále míchá a obíhá ve všech třech komorách, přičemž míchání trvá 2 až 10 hodin za stálého ohřevu komor, ve kterých se udržují provozní podmínky vhodné pro zajištění aktivity enzymu, přičemž při míchání vznikající plyny se vyrovnávají ve všech tlakových komorách (la), (1b), (1c) jejich přepouštěcím ventilem (2), a po smíchání se ze směsi odebere vzorek, který se ochladí na 20 °C a změří se její pH, přičemž pokud naměřené pH směsi není v rozmezí 6,5 + -0,2, tak se pH směsi upraví přidáním chloridu železitého nebo 24% hmota, čpavkové vody, proces míchání se pak zastaví a míchací části (5) zařízení se napojí přes první ventil (10) a následně umístěn hadicový systém (9) k vnější potrubní trase (7) příjemce na vypouštění enzymaticky upraveného odpadu (8), pak se pomalým výtlakem dostane směs upraveného odpadu (8) z komor (la), (1b), (1c) do fermentoru (14), přičemž výtlak trvá 3 hodiny s regulovaným procesem tlaku, dále následuje fáze zplyňování směsi, přičemž doba zdržení směsi ve fermentoru (14) je 20 až 30 dní, pak se směs přesune do externího dofermentoru (13) nebo do externího bioplynového zařízení (12 ), kde je ještě doba zdržení 60 až 90 dní, po tomto čase se odčerpá ze směsi voda, a následně se odebere vzorek zbytkové hmoty na analýzu a vyhodnocení parametrů vzorku jako sekundárního zdroje živin.
4. Způsob zpracování organických odpadů podle nároku 3, vyznačující se tím, že odpad (8) je enzymaticky upravený.
5. Způsob zpracování organických odpadů podle nároku 3 anebo 4, vyznačující se tím, že odpad (8) se smíchá s enzymem za stálého míchání směsi, a za 24 hodin se enzymaticky upraví 1,38 % organické hmoty odpadu (8) při maximálním výkonu plynu 250 m3 až 550 m3/m3 směsné hmoty.