CZ306899B6 - Způsob a zařízení pro zpracování biologicky rozložitelných odpadů obsahujících suroviny živočišného původu na hnojivé substráty - Google Patents
Způsob a zařízení pro zpracování biologicky rozložitelných odpadů obsahujících suroviny živočišného původu na hnojivé substráty Download PDFInfo
- Publication number
- CZ306899B6 CZ306899B6 CZ2016-490A CZ2016490A CZ306899B6 CZ 306899 B6 CZ306899 B6 CZ 306899B6 CZ 2016490 A CZ2016490 A CZ 2016490A CZ 306899 B6 CZ306899 B6 CZ 306899B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- treatment
- waste
- biowaste
- module
- treated
- Prior art date
Links
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 title claims abstract description 28
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 45
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000002535 acidifier Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000013022 venting Methods 0.000 claims abstract description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 7
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims description 6
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- 235000019645 odor Nutrition 0.000 claims description 4
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims description 4
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims description 4
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 claims 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 claims 1
- 238000011012 sanitization Methods 0.000 claims 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 6
- 239000002689 soil Substances 0.000 abstract description 6
- 230000003113 alkalizing effect Effects 0.000 abstract description 5
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 abstract description 3
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 abstract description 3
- 239000004571 lime Substances 0.000 abstract description 3
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 abstract description 3
- 238000004321 preservation Methods 0.000 abstract description 3
- 230000021962 pH elevation Effects 0.000 abstract description 2
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 abstract 1
- 239000001117 sulphuric acid Substances 0.000 abstract 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 16
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 11
- 239000010806 kitchen waste Substances 0.000 description 10
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 9
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 241000607142 Salmonella Species 0.000 description 4
- 238000009264 composting Methods 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 4
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 4
- 238000009928 pasteurization Methods 0.000 description 4
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 4
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 4
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 3
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 3
- 239000002361 compost Substances 0.000 description 3
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000193468 Clostridium perfringens Species 0.000 description 2
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 2
- 239000010828 animal waste Substances 0.000 description 2
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 2
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 2
- 238000010169 landfilling Methods 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000003307 slaughter Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 241000193403 Clostridium Species 0.000 description 1
- 241000305071 Enterobacterales Species 0.000 description 1
- 241000238631 Hexapoda Species 0.000 description 1
- 241000283984 Rodentia Species 0.000 description 1
- 241000607149 Salmonella sp. Species 0.000 description 1
- 238000013142 basic testing Methods 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 230000002308 calcification Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 230000001332 colony forming effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 210000002249 digestive system Anatomy 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 230000004720 fertilization Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000013372 meat Nutrition 0.000 description 1
- 244000000010 microbial pathogen Species 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000010812 mixed waste Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 231100000255 pathogenic effect Toxicity 0.000 description 1
- 230000001863 plant nutrition Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 238000004056 waste incineration Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
- Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
- Y02A40/20—Fertilizers of biological origin, e.g. guano or fertilizers made from animal corpses
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/40—Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse
Landscapes
- Fertilizers (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Způsob a zařízení podle vynálezu umožňuje investičně a provozně nenáročné zpracování biologicky rozložitelných odpadů obsahujících suroviny živočišného původu na hnojivé substráty, použitelné v zemědělství a při rekultivacích, zejména na kyselé půdy. Základem vynálezu je dvojstupňový postup kombinované acidické a alkalické úpravy bioodpadů, předběžně dezintegrovaných na maximální zrnitost 12 mm, s výhodou upravených na sušinu v rozmezí 12 až 24 %. Po přidání jednotlivých vsázek bioodpadu do hygienizačního reaktoru se pokaždé provede jejich úprava vhodným okyselujícím přípravkem, s výhodou 70% roztokem kyseliny sírové, pod maximální hodnotu pH 3,5, a to za účelem konzervace a částečné hygienizace bioodpadu účinné po celou dobu jejich shromáždění, optimálně 1 až 4 týdny. Na závěr se provede úprava vhodným alkalizačním přípravkem, s výhodou mletým páleným vápnem, nad minimální hodnotu pH 10,0, a to za účelem dovršení hygienizace a přeměny na výstupní hnojivý substrát. Konstrukce zařízení vychází z potřeb popsaného způsobu a zahrnuje hlavní modul (1) jako reaktor-silo pro shromáždění, homogenizaci, hygienizační úpravu a dočasné skladování odpadů, příjmový modul (2) pro drcení odpadů, zásobníkové moduly (3) a (4) s dávkovačem přípravků pro acidifikaci a alkalizaci, odvětrávací filtrační modul (5) pro zmírnění zápachů a odstranění čpavku z odplynu a vyskladňovací modul (6) pro odběr výstupního produktu.
Description
Vynález se týká způsobu a zařízení pro hygienizační úpravu a zpracování biologicky rozložitelných odpadů (BRO), které obsahují suroviny živočišného původu nebo s nimi přišly do kontaktu, na hnojivé substráty. Jedná se především o BRO z kuchyní, včetně domácností a stravoven, zejména z restaurací, stravovacích zařízení apod. Do zájmové skupiny BRO lze rovněž zařadit odpady z výroby a zpracování masa, ryb a jiných potravin živočišného původu. Z širšího hlediska evropské legislativy (viz nařízení ES č. 1069/2009 v platném znění) všechny tyto bioodpady patří ke skupině tzv. vedlejších produktů živočišného původu (VPŽP), které nejsou určeny k lidské spotřebě.
Dosavadní stav techniky
Kuchyňské a jateční odpady a většina gastroodpadů vznikající zejména při hromadném (veřejném) stravování a při obchodu s potravinami (výrobky zkažené nebo s prošlou záruční dobou), které obsahují suroviny živočišného původu nebo s nimi přišly do kontaktu, jsou v současné době legislativně zahrnuty mezi tzv. vedlejší produkty živočišného původu, což jsou rizikové biologicky rozložitelné odpady, a proto je způsob nakládání s takovými odpady usměrňován odpovídajícími legislativními předpisy. Riziko u těchto odpadů je hygienické, neboť mohou obsahovat patogenní nebo potenciálně patogenní mikroorganismy. Proto je nezbytné omezovat rizika spojená s nakládáním s těmito odpady na nejnižší míru, zabránit kontaminaci potravního řetězce a snižovat riziko pro pracovníky, kteří s těmito odpady přicházejí do styku. Dále tyto biologicky rozložitelné odpady mohou být zdrojem zápachu a výskytu hmyzu a hlodavců, což vyžaduje při nakládání s nimi jistá opatření.
Zákaz využití kuchyňských odpadů jako krmivá, s výjimkou možností krmení kožešinových zvířat, legislativně omezil tradiční způsob hospodárného nakládání s kuchyňskými a podobnými odpady. V současnosti je možno kuchyňské a podobné odpady s obsahem VPŽP odstraňovat na úředně povolených skládkách nebo spalovat s komunálním odpadem ve spalovnách odpadů. Vnášení kuchyňských odpadů do odpadních vod je v ČR zakázáno vodohospodářskými předpisy.
Podle hierarchie vhodných způsobů nakládání s odpady má jejich využití větší prioritu ve srovnání s odstraněním (likvidací), ke kterým patří skládkování a spalování. Hygienicky vyhovující způsob využití kuchyňských a podobných odpadů s obsahem VPŽP je aerobní kompostování a anaerobní digesce za předpokladu, že tyto odpady budou náležitým způsobem upraveny, tzn. před zpracováním nadrceny na maximální zrnitost 12 mm a hygienizovány za minimální teploty 70 °C po dobu nejméně 60 minut v odděleném hygienizačním (pasteračním) zařízení. Na bioplynových stanicích (BPS) se hygienizace provádí v pasterizačních zařízeních s využitím tepla z chlazení kogeneračních jednotek, na kompostámách se využívá tepla z aerobní exotermní fermentace v odděleném fermentoru.
Ještě vhodnějším a dokonalejším hygienickým způsobem úpravy biologických odpadů s obsahem vedlejších produktů živočišného původu je termotlaková sterilizace, která předpokládá zpracování po nadrcení bioodpadu na velikost částic 50 mm nebo méně, při teplotě jádra vyšší než 133 °C po dobu alespoň 20 minut bez přerušení, za absolutního tlaku alespoň 3 barů. Podobný způsob úpravy je vhodný především pro bioplynové stanice poskytující možnost využití tepla z chlazení kogeneračních jednotek. Pro kompostámy je podobná technologie většinou nevhodná kvůli vysokým finančním a energetickým nárokům.
- 1 CZ 306899 B6
Výstupní hygienizovaný produkt z pasteračních a zejména sterilizačních zařízení lze dále bez omezení využít buď pro kompostování nebo pro biozplynování. Výsledný hnojivý produkt z těchto způsobů zpracování biologických odpadů je kompost nebo digestát. Problémem však je to, že většina kompostáren a bioplynových stanic v CR nedisponuje pasteračním zařízením. Ještě menší množství BPS je vybaveno sterilizačním zařízením. Slabou stránkou je i to, že zpracování kuchyňských odpadů a podobných bioodpadů živočišného původu na kompostárnách nebo bioplynových stanicích je investičně a energeticky náročné. Další slabou stránkou těchto technologií je rovněž to, že neřeší shromažďování a dočasné uskladnění gastroodpadů jejich producenty. Náklady na odstranění podobných odpadů jsou poměrně vysoké a nízkonákladové technologie na trhu chybí.
Prakticky se neřeší nakládání s kuchyňským odpadem s možným výskytem produktů živočišného původu v domácnostech. Obvykle se firmy, které provádějí separovaný sběr bioodpadů z domácností, omezí na upozornění, že produkty živočišného původu ani produkty rostlinného původu, které přišly do styku s živočišnými surovinami, do sběrných nádob nepatří, ale toto už nekontrolují, neboť většina kuchyňských odpadů podobné produkty obsahuje. Proto v poslední době pozorujeme celosvětový trend výzkumu a výroby rozličných typů zařízení pro zpracování bioodpadů v místě jejich vzniku (veřejné stravovny a dokonce domácnosti, většinou jejich sdružení), a to nejenom kuchyňského odpadu, ale i dalších typů bioodpadů a jejich následného zavádění do praxe. Bohužel dosažení potřebné efektivity je většinou vykoupeno investiční a provozní nákladností příslušného zařízení. Proto na trhu pozorujeme významnou poptávku po investičně a provozně přijatelných technologiích (tj. postupech a zařízení) pro nakládání s bioodpadem ze strany menších podniků, veřejných institucí, obcí a nakonec i domácností.
Podstata vynálezu
Nedostatky uvedených způsobů nakládání s kuchyňskými a podobnými odpady živočišného původu, zejména jejich investiční a energetická náročnost a spojení s dlouhodobými fermentacemi jak aerobními tak i anaerobními, jsou odstraněny předloženým vynálezem, kterým je řešen způsob a zařízení pro zpracování biologicky rozložitelných odpadů obsahujících suroviny živočišného původu na hnojivé substráty. Podle vynálezu se biologicky rozložitelné odpady obsahující suroviny živočišného původu, se při jejich zpracování na hnojivé substráty nejdříve dezintegrují na maximální zrnitost 12 mm. Sušina vsázky zpracovávaných bioodpadů tohoto typuje obvykle v rozmezí 12 až 24 % hmotn., při potřebě se sušina směsi odpadů upravuje přidáním sušších nebo vlhčích bioodpadů nebo vody, aby se dostala do uvedeného rozsahu. Následně se takto připravená vsázka odpadů zpracovává dvojstupňovým postupem kombinované acidické a alkalické úpravy, přičemž acidická úprava je základem první shromažďovací etapy a alkalická úprava základem druhé závěrečné etapy.
V průběhu první shromažďovací etapy se jednotlivé vsázky drcením předupravených bioodpadů pokaždé (tj. při každém vložení přídavku) podrobí acidické úpravě, prováděné vhodnými acidifikačními neboli okyselujícími přípravky v dávkách zajišťujících pokles hodnoty pH upravovaných bioodpadů pod maximální hodnotu 3,5. Taková acidická úprava zabezpečí částečnou hygienizaci a žádanou konzervaci v průběhu shromažďování a dočasného skladování biologicky rozložitelných odpadů obsahujících suroviny živočišného původu, a to po dobu dostatečně dlouhou pro naplnění kapacity sběrného sila, přičemž z praktického hlediska je optimální 1 týden až 1 měsíc. Pak následuje druhá závěrečná etapa alkalické úpravy prováděná vhodnými alkalizačními přípravky v dávkách zajišťujících zvýšení hodnoty pH upravovaných bioodpadů nad minimální hodnotu 10,0, což zabezpečí dovršení účinné hygienizace a stabilizace upravovaných bioodpadů a jejich přeměny na hnojivé substráty jako výstupní produkty.
Z hlediska manipulovatelnosti s odpady při jejich podávání, čerpání a zejména promíchávání je vhodnější vysoký obsah vody a tím nízký obsah sušiny. Je to však technologicky nevýhodné pro velký objem takových odpadů a tím vysoké nároky na kapacitu zařízení a logistiku nakládání
-2CZ 306899 B6 s těmito odpady. Proto je vhodné určit přijatelné meze obsahu sušiny ve zpracovávaném odpadu. Kuchyňské a podobné odpady obsahující složky živočišného původu mají obvykle sušinu v rozmezí 5 až 40 % hmotn., přičemž většinou v rozsahu 8 až 28 % hmotn. Proto se jako výhodné pro tento vynález řešení jeví obsah sušiny vsázky zpracovávaného odpadu v rozmezí 12 až 24%, přičemž tento žádaný obsah sušiny se reguluje složením smíchávaných odpadů, tj. v případě potřeby přidáním sušších nebo vlhčích bioodpadů nebo vody.
Vhodnost přípravků pro provedení acidifikace se určuje jejich acidifikačními neboli okyselujícími schopnostmi. Čím vyšší je tato schopnost, tím se může použít nižší dávka a tím vhodnější je daný přípravek. Prakticky to mohou být libovolné minerální a organické kyseliny nebo jejich směsi. Druhou rovinou výběru je dobrá ekonomická dostupnost, tj. co nejnižší cena přípravku a únosná technicko-technologická náročnost použití. Na základě těchto úvah byla jako výhodné řešení zvolena kyselina sírová, která je snadno dostupná, velmi levná a navíc ve srovnání s většinou dalších tekutých kyselin má nejnižší ztráty odpařováním. Z chemického hlediska je nejvhodnější využití koncentrované kyseliny, ale z hlediska technicko-technologického je vhodnější roztok kyseliny sírové ve vodě. Ředění vodou se volí pro usnadnění manipulace s přípravkem, ale nesmí být příliš vysoké, aby nedocházelo k nadměrnému ředění odpadů a nadměrnému zvýšení jejich objemu. Proto bylo zvoleno, že celkový obsah vody v roztoku kyseliny sírové nesmí být nižší než 20 %, ale ne vyšší než 40 % hmotn. Podle experimentálního zjištění tento roztok může být aplikován v dávkách v rozmezí 2 až 10 % hmotn. upravovaného odpadu, přičemž konkrétní dávka se řídí dosažením acidity na úrovni 3,5 a méně jednotek pH a závisí především na pufrovací schopnosti těchto odpadů a tím na jejich složení. Výhodnost tohoto konkrétního řešení vhodného okyselujícího přípravku nevylučuje možnost použití jiných látek a směsí, ale celkové podmínky určení jejich vhodnosti budou stejné.
Dle podobných úvah se určuje vhodnost přípravků pro provedení alkalizace. Čím vyšší je alkalizační schopnost voleného přípravku, tím se může použít nižší dávka a tím vhodnější je daný přípravek. Prakticky to mohou být libovolné alkalizační přípravky nebo jejich směsi, i když možnosti jejich výběru jsou mnohem užší ve srovnání s kyselinami. Druhou rovinou výběru je co nejnižší cena přípravku a únosná technicko-technologická náročnost při jeho použití. Na základě těchto úvah byl jako výhodné řešení alkalizačního přípravku zvolen oxid vápenatý ve formě mletého páleného vápna, a to v dávkách v rozmezí 4 až 20 % hmotn. upravovaného odpadu, přičemž konkrétní dávka se řídí dosažením alkality na úrovni 10,0 a více jednotek pH a závisí především na pufrovací schopnosti těchto odpadů a tím na jejich složení, včetně složení okyselujícího přípravku použitého v první etapě.
Nadměrný přebytek vápna sice hygienizaci neškodí a naopak ji podporuje, ale může zvýšit ztráty dusíku ve formě čpavku, a proto není žádoucí, zejména při stoupání alkality nad 12 jednotek pH. Výhodnost tohoto konkrétního řešení vhodného alkalizačního přípravku nevylučuje možnost použití jiných látek a směsí, ale celkové úvahy a podmínky určení jejich vhodnosti budou stejné.
Výše popsané způsoby pro zpracování biologicky rozložitelných odpadů obsahujících suroviny živočišného původu na hnojivé substráty dle tohoto vynálezu určují konstrukci vhodného zařízení. Jeho hlavním technologickým modulem je homogenizačním ústrojím vybavený hermeticky uzavíratelný reaktor sloužící současně jako silo pro shromáždění, homogenizaci, hygienizační úpravu a dočasné skladování zpracovávaných materiálů a dimenzovaný na reakci prostředí v rozmezí 2 až 12 jednotek pH a na pracovní teploty do 80 °C. Hlavnímu modulu je předřazen vstupní modul určený pro příjem a předúpravu vstupních surovin, kterými jsou různé tuhé a tekuté biologicky rozložitelné odpady obsahující suroviny živočišného původu, a to drcením těchto odpadů na maximální zrnitost 12 mm. Na hlavní modul jsou napojeny dávkovacím ústrojím vybavené dva zásobníkové moduly, jeden pro acidifikační přípravek a druhý pro alkalizační přípravek. Dále je na hlavní modul napojen odvětrávací filtrační modul určený pro zachytávání a úpravu plynových zplodin vznikajících při zpracování biologicky rozložitelných odpadů, a to za účelem snížení obtěžujících zápachů na únosnou úroveň a hlavně pro zachytávání a fixaci čpavku vznikajícího při alkalizaci zpracovávaných odpadů v průběhu druhé alkalizační etapy jejich
-3CZ 306899 B6 úpravy. Za hygienizační reaktor je zařazen vyskladňovací modul, určený pro odčerpání a nakládku výstupního produktu, kterým je tuhý hnojivý substrát, do transportních prostředků.
Používané acidifikační a alkalizační chemické přípravky jsou chemicky agresivní (především žíravé), a proto vyžadují odborné zacházení. Aplikují se do bioodpadů s využitím pomůcek a zařízení odolných vůči korozívnímu působení kyselin a louhů a při dodržení příslušných bezpečnostních předpisů osobní ochrany personálu. Použité postupy a zařízení musí zajistit dokonalé promísení přípravků s upravovaným bioodpadem. Složení přípravků dle tohoto řešení a rovněž doporučené dávky lze měnit v poměrně širokém rozmezí v návaznosti na převládající složky bioodpadů, celkovou sušinu a způsob jejich konečné úpravy a plánovaného použití.
Postup zpracování kuchyňských a podobných bioodpadů živočišného původu je podle vynálezu zcela bezodpadový a použité chemické látky se stávají složkami hnojivého substrátu. Použité zařízení pracuje za běžného atmosférického tlaku a do zařízení se nedodává tepelná energie, což činí tuto technologii ekologicky přijatelnou.
Objasnění výkresu
Zařízení podle vynálezu je blíže osvětleno pomocí schematického výkresu na obr. 1. Rovnými nepřerušovanými čarami s šipkami je na obrázku značen směr látkového pohybu v průběhu provozu tohoto zařízení. Přerušovanými čarami s šipkami je značen směr pohybu plynných produktů.
Příklady usktečnění vynálezu
Uvedené příklady provedení vynález pouze dokládají, aniž by ho jakkoliv omezovaly.
Příklad 1
Způsob zpracování biologicky rozložitelných odpadů obsahujících suroviny živočišného původu na hnojivé substráty dle tohoto vynálezu byl testován v rámci rozsáhlých experimentů v průběhu řešení výše uvedeného projektu. Z těchto experimentů byl zvolen uváděný příklad, který dobře demonstruje efektivitu zvolených postupů. Jako modelový substrát byl použit vícesložkový směsný biologicky rozložitelný odpad obsahující suroviny živočišného původu (kuchyňský odpad, jateční odpad, prošlé potraviny apod.), který byl pro lepší demonstraci efektivity postupů hygienizace dle vynálezu mikrobiologicky kontaminován přidáním 10 % hmotn. kalu z čistírny odpadních vod. Testovaný směsný bioodpad připravila dle požadavků řešitelů firma Wekus s.r.o., která se specializuje na nakládání s podobnými typy odpadů, a to včetně nadrcení na maximální zrnitost 12 mm. Připravený bioodpad byl v odstupu 24 hodin od přípravy (za účelem namnožení mikroorganizmů) umístěn v množství 30 kg do laboratorního hermeticky uzavíratelného laboratorního reaktoru o objemu 50 1 a následovala první acidifikační etapa úpravy tohoto bioodpadů za účelem jeho hygienické stabilizace a konzervace v průběhu dočasného skladování. Pro tyto účely byl použit 70 % roztok kyseliny sírové ve vodě, a to v dávce 3 % hmotn., neboli 30 g roztoku na 1 kg upravovaného bioodpadů. Po přidání kyseliny byl bioodpad důkladně promíchán a nechán ležet v průběhu 2 týdnů. Pak následovala druhá závěrečná etapa úpravy bioodpadů alkalizací, která byla provedena oxidem vápenatým ve formě mletého páleného vápna kvality CP90, a to v dávce 5 % hmotn. neboli 50 g na 1 kg acidifikovaného bioodpadů. Po přidání vápna byl bioodpad důkladně promíchán, nechán ležet v průběhu 2 dnů a následně vyskladněn jako hnojivý substrát.
V průběhu přípravy a provedení experimentu byly odebírány příslušné vzorky, které byly neprodleně podrobeny chemickým a zejména mikrobiologickým rozborům. Z hlediska mikrobiologie
-4CZ 306899 B6 byly zvoleny základní testy používané pro charakteristiku bioodpadů, odpadních vod a rovněž kalů ČOV, jejichž výběr byl založen na sledování výskytu mikroorganizmů s možným patogenním vlivem na člověka. Jedná se o testy obsahu následujících 4 skupin nebo druhů indikátorových mikroorganizmů:
1) termotolerantní koliformní bakterie, které odráží stupeň hygienizace bioodpadů a zejména druhotnou kontaminaci v průběhu shromažďování nebo distribuce bioodpadů;
2) enterokoky, které jsou považovány za citlivý údaj z hlediska indikace tzv. čerstvého fekálního znečištění, neboť se ve vodě nemnoží a nejsou rezistentní;
3) Salmonella sp., choroboplodné fakultativně anaerobní a nesporotvorné enterobakterie, jejichž zdrojem jsou hlavně ptáci, v jejichž zažívacím ústrojí salmonely přežívají; jsou z uvedených mikroorganizmů nejméně odolné na sterilizaci teplem a jiné způsoby hygienizace;
4) Clostridium perfringens, v přírodě všudypřítomná grampozitivní tyčinkovitá anaerobní sporulující bakterie z rodu Clostridium, která indikuje fekální znečištění dlouhodobého charakteru a je z uvedených mikroorganizmů nejodolnější na hygienizaci. Současné legislativní limity pro bioodpady a organická hnojivá v ČR obsahují pouze první 3 skupiny indikátorových mikroorganizmů, neboť čtvrtá skupina je z hlediska odstranění nejvíce problematická. Experti Evropské komise však prosazují širší uplatnění právě tohoto parametru a některé ze států EU toto už zavedly do své národní legislativy, a proto čtvrtá skupina byla rovněž zahrnuta do našeho průzkumu.
Výsledky mikrobiologických rozborů bioodpadů bez ošetření (kontrolní varianta), ošetřených pouze jednotlivými acidifikačními a alkalizačními přípravky a nakonec kombinovaně ošetřených nejdříve acidifikačním přípravkem a s odstupem 2 týdnů alkalizačním přípravkem, jsou souhrnně uvedeny v tabulce 1. Tyto výsledky ošetřených bioodpadů s obsahem živočišných produktů výše uvedenými přípravky potvrdily téměř dokonalou (pod limit detekce) hygienizaci kombinovanou acidicko-alkalickou úpravou, zatímco ošetření pouze jednotlivými přípravky celkovou kontaminaci mikroorganizmy výrazně snižovalo, ale úplně neodstraňovalo. Výjimkou jsou, vůči hygienizaci nejméně odolné, salmonely, jejichž obsah u všech ošetřených variant pokusu poklesl na hodnotu 0.
Tabulka 1. Výsledky testování obsahu indikátorových skupin mikroorganizmů v bioodpadů při různých způsobech jeho úpravy.
| Varianta úpravy bioodpadů | Termotolerantní koliformní bakterie KTJ/g | Enterokoky KTJ/g | Salmonella KTJ/50g | Clostridium perfringens KTJ/g |
| Kontrola bez ošetření | 15 500 | 986 000 | 10 | 560 |
| Acidické ošetření | 280 | 9 600 | 0 | 230 |
| Alkalické ošetření | 160 | 4 200 | 0 | 50 |
| Kombinované acidické a alkalické ošetření | <50 | <50 | 0 | <10 |
Poznámka: zkrátka K.TJ znamená kolonii tvořící jednotky.
Příklad 2
Zařízení pro zpracování biologicky rozložitelných odpadů obsahujících suroviny živočišného původu na hnojivé substráty podle schematického obr. 1 je tvořeno hlavním technologickým modulem 1_, kterým je homogenizačním ústrojím vybavený hermeticky uzavíratelný reaktor sloužící současně jako silo pro shromáždění, homogenizaci, hygienizační úpravu a dočasné skladování zpracovávaných materiálů a dimenzovaný na reakci prostředí v rozmezí 2 až 12 jednotek pH a
-5CZ 306899 B6 na pracovní teploty do 80 °C. Hlavnímu modulu 1 je předřazen vstupní modul 2 určený pro příjem a předúpravu vstupních surovin, kterými jsou různé tuhé a tekuté biologicky rozložitelné odpady obsahující suroviny živočišného původu, a to drcením těchto surovin na maximální zrnitost 12 mm. Na hlavní modul i je napojen dávkovacím ústrojím vybavený zásobníkový modul pro acidifikační přípravek 3 a dávkovacím ústrojím vybavený zásobníkový modul pro alkalizační přípravek 4. Dále je na hlavní modul napojený odvětrávací filtrační modul 5 určený pro zachytávání a úpravu plynových zplodin vznikajících při zpracování biologicky rozložitelných odpadů, a to za účelem snížení obtěžujících zápachů na únosnou úroveň a hlavně pro zachytávání a fixaci čpavku vznikajícího při alkalizaci zpracovávaných odpadů v průběhu druhé alkalizační etapy jejich úpravy. Za hlavní modul 1 je zařazen vyskladňovací modul 6, určený pro odběr a nakládku výstupního produktu, kterým je tuhý hnojivý substrát, do transportních prostředků.
Průmyslová využitelnost
Způsob a zařízení pro zpracování biologicky rozložitelných odpadů obsahujících suroviny živočišného původu dle vynálezu umožňuje jejich investičně a provozně nenáročné materiálové využití, a to jejich přeměnou na agrochemicky cenné hnojivé substráty, použitelné v zemědělství a při rekultivacích, zejména na kyselé půdy. Takové materiálové využití podobných biologických odpadů je dle zásad evropské odpadové legislativy více preferovanou cestou ve srovnání s jejich likvidací spalováním a skládkováním. Kombinování postupů acidické a alkalické úpravy bioodpadů dle vynálezu zajišťuje dostatečnou stabilizaci a účinnou hygienizaci výstupního produktu, umožňující jeho využití.
Organominerální hnojivé substráty vyrobené podle vynálezu jsou pro vysoký obsah vápníku účinné zejména na kyselých a degradovaných půdách, kde působí pozitivně nejen jako zdroj živin pro výživu rostlin, ale zároveň zlepšuje fyzikálně chemické a biologické vlastnosti půdy, její strukturu a nasycenost půdního komplexu. Aplikace výstupního hnojivého substrátu podle vynálezu účinně nahrazuje finančně nákladné vápnění půdy a organické hnojení.
Tento vynález vznikl v rámci projektu TA ČR evidovaném pod číslem TA 04020903.
Claims (3)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob zpracování biologicky rozložitelných odpadů obsahujících suroviny živočišného původu na hnojivé substráty, vyznačený tím, že se tyto odpady dezintegrují na maximální zrnitost 12 mm, v případě potřebě se upravují přidáním sušších nebo vlhčích bioodpadů nebo vody na sušinu vsázky zpracovávaných odpadů v rozmezí 12 až 24 % hmotn., a následně se upravují dvojstupňovým postupem kombinované acidické a alkalické úpravy, přičemž acidická úprava je základem první shromažďovací etapy a alkalická úprava základem druhé závěrečné etapy zpracování uvedených bioodpadů, přičemž v průběhu první shromažďovací etapy se jednotlivé vsázky bioodpadů pokaždé podrobí acidické úpravě roztokem kyseliny sírové ve vodě, přičemž celkový obsah vody v tomto roztoku je v rozmezí 20 až 40 % hmotn., a to v dávkách v rozmezí 2 až 10 % hmotn. upravovaného odpadu, přičemž konkrétní dávka se řídí dosažením acidity upravovaného bioodpadů na úrovni 3,5 a méně jednotek pH, a to za účelem konzervace a částečné hygienizace bioodpadů účinné po celou dobu jejich shromažďování a dočasného skladování, s výhodou 1 až 4 týdny, po které následuje druhá závěrečná etapa alkalické úpravy oxidem vápenatým ve formě mletého páleného vápna, a to v dávkách v rozmezí 4 až 20 % hmotn. upravovaného odpadu, přičemž konkrétní dávka se řídí dosažením alkality na úrovni 10,0 a více jednotek pH, což zabezpečí dovršení hygienizace a stabilizace upravovaných bioodpadů ajejich přeměny na hnojivé substráty jako výstupní produkty.-6CZ 306899 B6
- 2. Zařízení kprovádění způsobu podle nároku 1 vyznačený tím, že jeho hlavním technologickým modulem (1) je homogenizačním ústrojím vybavený hermeticky uzavíratelný hygienizační reaktor konstrukčně dimenzovaný na reakci prostředí v rozmezí 2 - 12 jednotek pH
- 5 a na pracovní teploty do 80 °C, sloužící současně jako silo pro shromáždění, homogenizaci, úpravu a dočasné skladování zpracovávaných surovin, přičemž je hlavnímu modulu (1) předřazen drtičem vybavený vstupní modul (2) určený pro příjem a předúpravu vstupních surovin, kterými jsou různé tuhé a tekuté biologicky rozložitelné odpady obsahující suroviny živočišného původu, dále je na hlavní modul napojen dávkovacím ústrojím vybavený zásobníkový modul pro ío acidifikační přípravek (3) a dávkovacím ústrojím vybavený zásobníkový modul pro alkalizační přípravek (4), dále je na hlavní modul (1) napojený odvětrávací filtrační modul (5) určený pro odvod a čištění plynových zplodin vznikajících při zpracování biologicky rozložitelných odpadů, a to za účelem snížení obtěžujících zápachů na únosnou úroveň a odstranění škodlivin, dále je za hlavní modul (1) zařazen vyskladňovací modul (6) určený pro odběr a nakládku výstupního pro15 duktu, kterým je tuhý hnojivý substrát, do transportních prostředků.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2016-490A CZ2016490A3 (cs) | 2016-08-11 | 2016-08-11 | Způsob a zařízení pro zpracování biologicky rozložitelných odpadů obsahujících suroviny živočišného původu na hnojivé substráty |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2016-490A CZ2016490A3 (cs) | 2016-08-11 | 2016-08-11 | Způsob a zařízení pro zpracování biologicky rozložitelných odpadů obsahujících suroviny živočišného původu na hnojivé substráty |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ306899B6 true CZ306899B6 (cs) | 2017-08-30 |
| CZ2016490A3 CZ2016490A3 (cs) | 2017-08-30 |
Family
ID=59772306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2016-490A CZ2016490A3 (cs) | 2016-08-11 | 2016-08-11 | Způsob a zařízení pro zpracování biologicky rozložitelných odpadů obsahujících suroviny živočišného původu na hnojivé substráty |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2016490A3 (cs) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108826899A (zh) * | 2018-06-18 | 2018-11-16 | 严芳 | 一种谷物干燥机 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1341305A (en) * | 1971-08-17 | 1973-12-19 | Sfrir Soc Francaise Dincinerat | Process for transforming household garbage and like waste by fermentation |
| EP0499261A1 (en) * | 1991-02-13 | 1992-08-19 | ENICHEM AGRICOLTURA S.p.A. | Continuous process for the preparation of fertilizers from animal waste |
| JPH05170579A (ja) * | 1991-12-24 | 1993-07-09 | Teruo Higa | 有機肥料の製造方法 |
| GB2293374A (en) * | 1994-09-22 | 1996-03-27 | Arnold Rainbow | Compost |
| US6703234B1 (en) * | 1998-12-21 | 2004-03-09 | C S Associated Pty Ltd | Animal body composting |
| KR20070001333A (ko) * | 2005-06-29 | 2007-01-04 | 강장용 | 유기질쓰레기의 유기질비료화 방법 |
| CZ303821B6 (cs) * | 2010-10-26 | 2013-05-15 | Manetech, A.S. | Organické hnojivo a zpusob jeho výroby |
| WO2014155393A1 (en) * | 2013-03-25 | 2014-10-02 | Pathak Manoj | Systems and methods for collecting, processing, and discarding a plurality of rejects products and producing a plurality of recycled / reprocessed products therefrom |
| CN104338436A (zh) * | 2013-07-24 | 2015-02-11 | 深圳市正源清环境科技有限公司 | 一种高效处理高浓度混合臭气的除臭系统 |
| CN105503335A (zh) * | 2015-12-17 | 2016-04-20 | 东莞市环境科学研究所 | 一种餐厨垃圾制高有机碳肥的方法及装置 |
-
2016
- 2016-08-11 CZ CZ2016-490A patent/CZ2016490A3/cs not_active IP Right Cessation
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1341305A (en) * | 1971-08-17 | 1973-12-19 | Sfrir Soc Francaise Dincinerat | Process for transforming household garbage and like waste by fermentation |
| EP0499261A1 (en) * | 1991-02-13 | 1992-08-19 | ENICHEM AGRICOLTURA S.p.A. | Continuous process for the preparation of fertilizers from animal waste |
| JPH05170579A (ja) * | 1991-12-24 | 1993-07-09 | Teruo Higa | 有機肥料の製造方法 |
| GB2293374A (en) * | 1994-09-22 | 1996-03-27 | Arnold Rainbow | Compost |
| US6703234B1 (en) * | 1998-12-21 | 2004-03-09 | C S Associated Pty Ltd | Animal body composting |
| KR20070001333A (ko) * | 2005-06-29 | 2007-01-04 | 강장용 | 유기질쓰레기의 유기질비료화 방법 |
| CZ303821B6 (cs) * | 2010-10-26 | 2013-05-15 | Manetech, A.S. | Organické hnojivo a zpusob jeho výroby |
| WO2014155393A1 (en) * | 2013-03-25 | 2014-10-02 | Pathak Manoj | Systems and methods for collecting, processing, and discarding a plurality of rejects products and producing a plurality of recycled / reprocessed products therefrom |
| CN104338436A (zh) * | 2013-07-24 | 2015-02-11 | 深圳市正源清环境科技有限公司 | 一种高效处理高浓度混合臭气的除臭系统 |
| CN105503335A (zh) * | 2015-12-17 | 2016-04-20 | 东莞市环境科学研究所 | 一种餐厨垃圾制高有机碳肥的方法及装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108826899A (zh) * | 2018-06-18 | 2018-11-16 | 严芳 | 一种谷物干燥机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2016490A3 (cs) | 2017-08-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Soobhany | Preliminary evaluation of pathogenic bacteria loading on organic Municipal Solid Waste compost and vermicompost | |
| Kiyasudeen et al. | Prospects of organic waste management and the significance of earthworms | |
| Dumontet et al. | Pathogen reduction in sewage sludge by composting and other biological treatments: a review | |
| Wichuk et al. | A review of the effectiveness of current time–temperature regulations on pathogen inactivation during composting | |
| Nair et al. | Effect of pre-composting on vermicomposting of kitchen waste | |
| Shyamala et al. | Studies on variations in physico-chemical and biological characteristics at different maturity stages of municipal solid waste compost | |
| Voća et al. | Digested residue as a fertilizer after the mesophilic process of anaerobic digestion | |
| CN103396180B (zh) | 一种利用金针菇菌渣处理病死动物的方法 | |
| Huong et al. | Survival of Salmonella spp. and fecal indicator bacteria in Vietnamese biogas digesters receiving pig slurry | |
| Frąc et al. | Methane fermentation process for utilization of organic waste. | |
| EP2678295A1 (en) | Method and system for sanitization of pathogen containing liquid waste in composting applications | |
| Arslan Topal et al. | Effect of aeration rate on elimination of coliforms during composting of vegetable–fruit wastes | |
| CN109136127A (zh) | 一种餐厨垃圾发酵脱臭复合菌及其制备方法 | |
| Erickson et al. | Thermal and nonthermal factors affecting survival of Salmonella and Listeria monocytogenes in animal manure–based compost mixtures | |
| Odey et al. | Optimization of lactic acid fermentation for pathogen inactivation in fecal sludge | |
| CN105039226B (zh) | 一种高效发酵有机垃圾资源化利用技术 | |
| Austin | Health aspects of ecological sanitation | |
| Burnham et al. | Municipal Sludge Pasteurization and | |
| Szabová et al. | Sanitation composting process in different seasons. Ascaris suum as model | |
| CZ306899B6 (cs) | Způsob a zařízení pro zpracování biologicky rozložitelných odpadů obsahujících suroviny živočišného původu na hnojivé substráty | |
| Bujoczek | Influence of ammonia and other abiotic factors on microbial activity and pathogen inactivation during processing of high-solid residues | |
| Roubík et al. | Digestate from small‐scale biogas plants in central Vietnam produced under mesophilic conditions: friend or foe for local farmers? | |
| Lepeuple et al. | Literature review on levels of pathogens and their abatement in sludges, soil and treated biowaste | |
| KR101267538B1 (ko) | 마사토와 슬러지를 이용한 토양 개량제와 그 제조방법 | |
| OLANIRAN et al. | Treatment and Reuse Potential of Urine and Faecal Fractions from Urine Diversion Dehydrating Toilets in eThekwini Municipality |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20160811 |