CZ286614B6 - Způsob průmyslového zpracování čistírenských kalů - Google Patents

Abstract

Způsob průmyslového zpracování čistírenských kalů ve směsi s tuhými bioodpady, jehož produktem je palivo, při kterém se 10 hmotnostních dílů odvodněného čistírenského kalu o sušině v rozmezí 15 až 40 % hmotn. smísí se 2 až 10 hmotnostními díly tuhého bioodpadu, například dřevěných štěpků, pilin, nebo separovaného komunálního bioodpadu, a získaná směs se podrobí 2 až 4 denní krátkodobé aerobní fermentaci po dobu nezbytnou k odstranění průvodního zápachu fermentovaného materiálu, načež se fermentace přeruší, zčásti již odvodněná fermentovaná směs se vysuší na obsah sušiny v rozmezí 70 až 90 % hmotn. a granuluje nebo briketuje.ŕ

Description

Způsob průmyslového zpracování čistírenských kalů

Oblast techniky

Předmětem vynálezu je ekologicky nezávadný způsob průmyslového zpracování čistírenských kalů ve směsi s tuhými bioodpady. Navrhovaným způsobem se získá kvalitní palivo.

Dosavadní stav techniky

Čistírenské kaly jsou dosud do značné míry ukládány na skládce. Tento způsob likvidace naráží však na omezené možnosti skládek a na stále přísnější předpisy na ochranu životního prostředí. Celospolečenský zájem, ekologický i ekonomický, směřuje však k minimalizaci skládek, kdy by veškeré recyklovatelné odpady a tedy i bioodpady měly být využity a ne likvidovány uložením na skládce. Při postupném zavádění nových ekologických norem je nutno počítat s tím, že nebude možno skládkovat ani odvodněné kaly s vysokou sušinou, protože vysoký obsah organických látek způsobuje nekontrolovatelné biochemické reakce na skládkách.

Známý způsob likvidace čistírenských kalů spalováním ve spalovnách je ekonomicky nevýhodný především pro vysoký obsah vody i v odvodněných kalech. Primární funkcí spaloven je likvidace organických odpadů a částečným využitím tepelné energie. Při spalování různorodých materiálů, například s různou vlhkostí, nelze zajistit efektivní výhřevnost těchto odpadů, které závisí především na homogenitě a okamžité vlhkosti paliva, která by neměla přesáhnout 30 %. Při vlhkosti paliva 50 až 60 % je hoření obtížné a účinnost topeniště klesá, proces hoření je nerovnoměrný a obtížně regulovatelný. Při vlhkosti paliva 60 až 70 % není již výhřevnost dostatečná ani pro udržení spalovacího procesu a oheň zhasíná.

Metody spalování kalů jsou nej rozvinutější a nejpropracovanější v Japonsku. Vedle fluidního spalování, které se jeví nej vhodnějším, tam byla vyvinuta i metoda spalování kalů v cementárenské peci, k jejímž přednostem patří především úplné odstranění všech toxických organických látek v důsledku vysoké teploty vypalování, úspora uhlí a surovin, bezodpadové zpracování kalu a skutečnost, že těžké kovy jsou vázány do cementářského slinku a nemohou být vyluhovány. Pro udržení dobrých vlastností cementu je však při jeho výrobě možno sušeným kalem nahradit pouze 5 % používaného uhlí a použitý kal musí být vysušen na vysoký obsah sušiny cca 95 %.

K zužitkování stabilizovaných čistírenských kalů dochází rovněž v zemědělství, kde se využívá příznivých hnojivých vlastností kompostovaného nebo anaerobně stabilizovaného kalu a jeho pozitivního vlivu na tvorbu humusu v půdě. Biologická stabilizace aerobní - kompostování, nebo anaerobní - methanizace jsou z hlediska ekologického nej vhodnějšími metodami zpracování odpadů, neboť umožňují maximální recyklaci všech užitečných látek v nich obsažených. (Kaly a odpady 95, Sborník přednášek z celonárodní konference odborné skupiny ČS VTS v Bmě, říjen 1995, s. 218). Pokud jakost čistírenských kalů pro jejich využití v zemědělství odpovídá příslušné normě, doporučuje se proto přednostně jejich využití v zemědělství jako kompostového substrátu.

Další využití čistírenských kalů vhodné zejména v případech, kdy jakost čistírenských kalů především pro nepřístupný obsah těžkých kovů a evt. přítomnost dalších cizorodých látek nedovolují zmíněnou jejich aplikaci v zemědělství, se nabízí v rámci recyklace organických látek ke zpracování na kvalitní palivo. Jeho účelem je zvýšení využitelnosti energetické hodnoty bioodpadů, tj. zvýšení výhřevnosti vyrobeného paliva.

Z patentové literatury (například EP 0 247 285 nebo DE OS 195 12 563) je známo, že různou úpravou čistírenských kalů a dřevních odpadů, popřípadě i dalších bioodpadů, a to především

-1 CZ 286614 B6 snížením jejich vlhkosti, je možno získat palivo vyšších užitkových vlastností než vykazuje kusové dříví nebo štěpky. Zušlechtěná paliva, která lze snadněji přepravovat a skladovat, mají vyšší výhřevnost a jejich hoření lze snáze optimalizovat. Technologie zpracování čistírenských kalů a dalších bioodpadů na paliva se zaměřují především na snížení vlhkosti bioodpadů, zvýšení obsahu organických látek ve směsi a snížení obsahu ligninu ve směsi ve vztahu k obsahu celulózy.

Z ekologického aspektu vysoce negativním průvodním jevem, ku kterému dochází při provozním sušení bioodpadů, které předcházejí jejich finální úpravě na palivo a probíhá většinou ve velkokapacitních bubnových sušárnách, je zamořování ovzduší velmi nepříjemným zápachem. Nakolik zmíněný průvodní jev je s postupem času stále větší překážkou realizace jinak ekologicky i ekonomicky výhodného způsobu průmyslového zpracování čistírenských kalů na palivo, stalo se odstranění tohoto závažného nedostatku prvořadým cílem tohoto vynálezu.

Podstata vynálezu

Vytčeného cíle bylo dosaženo a předmětem vynálezu se stává způsob průmyslového zpracování čistírenských kalů ve směsi s tuhými bioodpady, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se 10 hmotnostních dílů odvodněného čistírenského kalu o sušině v rozmezí 15 až 40% hmotn. smísí se 2 až 10 hmotnostními díly tuhého bioodpadů, například dřevěných štěpků, pilin, nebo separovaného komunálního bioodpadů, a získaná směs se podrobí 2 až 4 denní krátkodobé aerobní fermentaci po dobu nezbytnou k odstranění průvodního zápachu fermentovaného materiálu, načež se fermentace přeruší, zčásti již odvodněná fermentovaná směs se vysuší na obsah sušiny v rozmezí 70 až 90 % hmotn. a granuluje, nebo briketuje.

Při krátkodobé aerobní fermentaci směsi odvodněných kalů s tuhými bioodpady dochází vlivem uvolňovaného tepla v důsledku oxidativní činnosti aerobních mikroorganismů ke zvýšenému odparu vody a současně k účinné desodorizaci fermentované směsi, neboť v jejím průběhu jsou nejdříve asimilovány nízkomolekulámí pachové látky. Tato okolnost umožňuje v další technologické operaci fermentovanou směs dosoušet na bubnové sušárně bez rizika zamořování ovzduší v jejím okolí.

Trvání aerobní fermentace, tj. čas nezbytný k odstranění průvodního zápachu fermentovaného materiálu, závisí na úrovni zápachu, který se hodnotí průběžně podle subjektivního dojmu, tj. koncentraci zápachu a také původu pachových emisí, který je často důležitější než jeho koncentrace. Zmíněné hodnoty však nelze měřit a vyhodnotit konkrétními čísly. Empiricky bylo zjištěno, že kodstranění zápachu vdaných podmínkách plně postačí krátkodobá fermentace podle vynálezu v trvání 2 až 4 dnů.

Nikoli bezvýznamné funkce aerobní fermentace spočívají dále v zajištění dekontaminace organických toxických látek a v likvidaci nežádoucích mikroorganismů, jako jsou salmonely, fekálně koliformní bakterie a fekální streptokoky.

Významnou předností navrhovaného způsobu průmyslového zpracování čistírenských kalů podle vynálezu je, že k výrobě paliva mohou být použity i kaly, které svým obsahem těžkých kovů, organických toxických látek i nežádoucích mikroorganismů neodpovídají požadavkům na jejich použití v zemědělství.

K výrobě paliva z kalů podle vynálezu slouží s výhodou totéž technologické zařízení jako ke zpracování bioodpadů na iychlokomposty.

Při výrobě briket či granulí z kalů odpovídají rovněž problémy s odbytem vyrobeného produktu, neboť vyrobené palivo může být spalováno v kamenech na tuhá paliva u malospotřebitelů.

-2CZ 286614 B6

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

201 dřevěných pilin se kontinuálně míchá se 401 odvodněných čistírenských kalů o sušině 20 % hmotn. a získaná směs se naskladňuje do fermentačního žlabu s vybírací frézou, pomocí níž se směs ve fermentačním žlabu denně automaticky překopává. Za těchto optimálních aerobních podmínek dochází k lychlé desodorizaci pachových látek. Po 70 hodinách se aerobní fermentace přeruší, získaný substrát se dosuší na bubnové sušárně na obsah sušiny 85 % hmotn. a poté granuluje na granulačním lisu s matricí o průměru 8 mm.

Příklad 2 t na drtiči rozdrcených dřevních štěpků o sušině 65 % hmotn. se kontinuálně míchá se 35 t odvodněných čistírenských kalů o sušině 24 % hmotn. a směs se dále zpracovává, jak je uvedeno v příkladě 1. Po 60 hodinách se aerobní fermentace přeruší, získaný substrát se dosuší na bubnové sušárně na obsahu sušiny 80 % hmotn. a dále zpracovává na brikety na briketovacím lisu.

Příklad 3 t tuhého separového komunálního bioodpadu o sušině 60 % hmotn. se nejdříve drtí a následně kontinuálně mísí s 301 odvodněných čistírenských kalů o sušině 35 % hmotn. a směs se dále zpracovává podle příkladu 1. Po 86 hodinové aerobní fermentaci se fermentovaný substrát dosuší na bubnové sušárně na obsah sušiny 75 % hmotn. a poté zpracovává na granulačním lisu na granule o průměru 14 mm.

V průběhu sušení nedochází k zamořování ovzduší zápachem a získané palivo ve formě granulí nebo briket je rovněž bez zápachu.

Claims (1)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob průmyslového zpracování čistírenských kalů ve směsi s tuhými bioodpady, vyznačující se tím, že se 10 hmotnostních dílů odvodněného čistírenského kalu o sušině v rozmezí 15 až 40% hmotn. smísí se 2 až 10 hmotnostními díly tuhého bioodpadu, například dřevěných štěpků, pilin, nebo separovaného komunálního bioodpadu, a získaná směs se podrobí 2 až 4 denní krátkodobé aerobní fermentaci po dobu nezbytnou k odstranění průvodního zápachu fermentovaného materiálu, načež se fermentace přeruší, zčásti již odvodněná fermentovaná směs se vysuší na obsah sušiny v rozmezí 70 až 90 % hmotn. a granuluje, nebo briketuje.