CZ580290A3 - Process for producing pasteurized substrate, and apparatus for making the same - Google Patents

Description

Způsob výroby pasterovaného substrátu a zařízení k jeho provádění

Oblast techniky

Vynález se týká výroby pasterovaného substrátu aerobním biologickým vyhníváním organických odpadů, při němž se odpady zavádějí oo náooúy, v ní se při neustálém míchání během setrvání smíchávají se vzduchem, tím se bakteriálně aerobně rozkládají a produkt se po vyhnívání z nádoby odebírá a zuš^lechtuje. Vynález se rovněž týká zařízení k provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Při jednom známém způsobu se odpady po předběžné úpravě, prováděné zpravidla prosátím, oddělením a rozmělněním, přivádí do kruhové kvasné nádoby s kruhovým rozváděcím pohybem na obvodu a za účelem spuštění a udržení aerobního biologického rozkladu se při neustálém promíchávání posouvajipostupně ke středovému výstupnímu otvoru kvasné nádoby. Promíchávání probíhá ve formě velkého počtu vzájemně propojených šroubovicových pohybů v předem stanoveném směru oběhu. Tímto postupem se má zabránit tzv. zkratovým proudům v odpadovém materiálu, při kterých se části zpracovávaných odpadů mohou dostat k výstupnímu otvoru za dobu, která je kratší než doba nezbytná pro úplný biologický rozklad. Tím se má zabránit promíchávání hotového fermen to v.aného konečného produktu a nevyhnilého odpadu.

Z návrhu tohoto způsobu nevyplývá přesný údaj o trvání celého procesu. Na základě studia popsaného způsobu lze předpokládat, že doba zdržení zpracovávaného odpadu v kvasné nádobě je pravděpodobně 4 až 6 dní. Rovněž není uvedeno, jde-li o periodický postup, při němž se vždycky určité množ2 ství odpadu zavádí do kvasné nádoby a potom se fermentuje na hotový produkt, nebo zda jde o spojité kvašení, při kterém se odpad spojitě dávkuje a produkt rovněž spojitě odebírá.

Ani složení zpracovávaného materiálu není v tomto návrhu uvedeno. Není tedy zřejmé, zda jde tímto způsobem zpracovat různé druhy odpadu, jako jsou zemědělské odpady, čistírenský kal. m o č ů v k a apod. Uvádí se totiž jako matpriál zpracovatelný tímto způsobem pouze městský odpad. Stupen zničení zárodků v konečném produktu rovněž není uveden^

Známý postup tedy spočívá pouze v intenzivním provzdušňování odpadového materiálu jeho neustálým promícháváním, při kterém se během doby prodlevy, která není přesně udána, dopravuje od vstupu k výstupu kvasné nádoby.

Podstata vynálezu

Účelem vynálezu je zdokonalit způsob výroby pasterovaného substrátu z odpadu tak, aby umožňoval biologickou přestavbu biologických odpadů v konečný neškodný substrát během co nejkratší doby. Podstata způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že po naplnění nádoby směsí odpadu pevné konzistence až do poloviny objemu nádoby a po následujícím přidání tekutých substancí při současném přirozeném přívodu vzduchu promícháváním směsi se v míchání pokračuje během první doby setrvání v rozmezí -2 až 3 hodiny a poté se přidá dekantovaný kal o teplotě, odpovídající teplotě směsi vyhnilého odpadu a nejvýše v množství rovném tretine hmotnosti směsi odpadu, s přidáním bílého vápna podle jeho' kyselosti v množství přibližně 4¾ hmotnosti kalu a pokračuje se v míchání po další dobu setrvání v rozmezí 69 až 70 hodin.

Předmětem vynálezu je rovněž zařízení k provádění tohoto způsobu, s nádobou na směs odpadů určených k vyhnívání včetně zařízení pro přívod odpadu a k odvádění fermentova3 ného odpadu a s dopravními šneky k promíchávání .zpracovávané směsi odpadu.

K provádění shora zmíněného známého postupu je známé za řízení, kde se odpad rozkládá. Takové zařízení má otočný most, který přemostuje kruhovou kvasnou nádrž po jejím průměru a opírá se na obou koncích kladkami na kolejnicové dráze, upevněné na obvodu nádrže. Otočný most je poháněn elektrickým pohonem ořeš převod dc čems* a působící na ce^e⁷ dové kladky. Otočný most je rovněž podpírán centrálním ložiskem, které je umístěno na komolekuželové vnitřní stěně uprostřed uvnitř kvasné nádoby. Otočný most sestává ze dvou polovin, které vycházejí od centrálního ložiska a vedou k obvodu nádoby. Oedna z polovin mostu nese šnekový dopravník, který slouží k přívodu odpadního materiálu určeného ke zpracování na obvod kvasné nádoby a sahá od násypky, umístěné nad centrálním ložiskem,až do výtokového žlabu, umístěného u obvodu nádrže. Na druhé polovině mostu je uspořádán velký počet -motoricky poháněných aeračních šroubů ve dvou rovnoběžných řadách, které probíhají radiálně mezi komolekuželovou vnitřní stěnou a válcovou vnější stěnou-kvasné nádrže. Aerační šrouby jsou svými hroty uloženy od mostu směrem dolu a jsou nastaveny šikmo tak, aby každý hrot šneku směřoval ve smyslu otáčení mostu dopředu a současně k vnější stěně nádoby. Mimoto jsou aerační šrouby v jedné řadě přesazeny oproti šroubům ve druhé řadě v radiálním směru. Šroubová plocha aeračních šroubů zdvihá materiál od dna nádrže a dopravuje jej za neustálého promíchávání směrem nahoru.

Kvasná nádoba je naplněna do výšky odpovídající asi 80 až 85¾ výšky své stěny.

Otočný pohyb mostu je podporován aeračními šrouby, které obíhají ve stejném smyslu otáčení a zajištují intenzivní promíchání odpadového materiálu po celé šířce nádoby. Vzduch nezbytný pro vyhnívání se přivádí dmychadlem přes otvory, které jsou umístěny ve vnější stěně nádoby v blíž4 kosti dna a spojeny s dmychadlem trubkovým rozvodem.

Předpokládá se, že zpracovaný odpadový materiál se v důsledku šikmé polohy aeračních šroubů pohybuje spojitým a stejnoměrným pohybem od vnější stěny k výstupu, uspořádanému na vnitřní stěně.

Obvodová rychlost jednotlivých aeračních šroubů je nastavitelná, aby ji bylo možno regulovat k dostatečnému rozkladu odpadovému materiálu. Pro případ, že by některý z aeračních šroubů narazil naineočekávanou překážku, jsou učiněna opatření k zastavení provozu celého zařízení.

K zjištění okamžitého stavu právě zpracovávaných odpadů, např. teploty a obsahu kyslíku, a k regulaci přívodu vzduchu slouží jistý počet čidel, která lze zavést působením motoru zdola do kvasné nádrže.

Největším nedostatkem tohoto zařízení je jeho složitá konstrukce ve spojení s vysokou spotřebou energie a s četnými možnostmi poruch.

Účelem vynálezu je proto zlepšit zařízení k provádění způsobu podle vynálezu tak, aby bylo jednoduché, levné, provozně spolehlivé a technologicky výhodné.

Podstata zařízení podle vynálezu spočívá v tom, že pracovní nádoba je v půdoryse obdélníková a v náryse pětiúhelníková ve tvaru domu, obráceného hřebenem sedlové střechy do země a s velkou šířkou v poměru k délce, přičemž dno nádoby sestává ze dvou stejných, vzájemně skloněných polovin s povrchem, odpovídajícím obrysům dopravních šneků, přičemž v blízkosti každé z obou skloněných polovin dna probíhá rovnoběžně s ní nejméně jeden dopravní šnek.

Zařízení podle vynálezu má oproti známým zařízením značně jednoduchou konstrukci, což zvyšuje provozní spolehlivost a znatelně snižuje spotřebu energie.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález bude vysvětlen v souvislosti s příkladem provedení zařízení, sloužícího k pasterování odpadů, přičemž na výkresech značí obr. 1 zařízení pro výrobu sterilního substrátu, a to v řezu vedeném rovinou I-I na obr. 2, a obr. 2 půdorys zařízení z obr. 1, jehož horní část je vš^k odříznuta v rovině II-II na obr. 1.

Příklady provedení vynálezu

Zařízení obsahuje nádobu 1_ na směs odpadu určeného k vyhnití. V nádobě 1_ jsou uspořádány dvě dvojice dopravních šneků 2 k současnému promíchávání a provzdušování směsi odpadu a dva vynášecí šneky _5> z nichž každý je přiřazen jedné dvojici dopravních šneků 2_.

Nádoba 1 má v půdoryse obdélníkový tvar a v náryse tvar pětiúhelníka na způsob domu, který je hřebenem sedlové střechy zapuštěn do země. Jak je patrné zejména z obr. 2, má nádoba 1_ ve srovnání s délkou 1 velkou šířku b. Dno nádoby 1_ sestává ze dvou polovin 1.1 a 1.2 s povrchem, odpovídajícím obrysům dopravních šneků 2. a vynášecích šneků 5_. Obě části dna spolu svírají tupý úhel. Čtyři dopravní šneky 2 jsou uspořádány tak, že vždycky jedna dvojice probíhá po délce jedné z obou polovin 1.1 a 1.2 dna a rovnoběžně s ní. Úhel obou polovin 1.1 a 1.2 dna -vzhledem k horizontále je s výhodou 30°. Nádoba 1_ je uzavřena obdélníkovým víkem, sestávajícím rovněž zp rlvnu stejných polovin 1.3 a l.A. Obě jsou sestaveny ze dvou rovinných obdélníkových elementů 1.3,1 a 1.4.1, které jsou spolu spojeny výkyvné. Při nasazeném víku se dají vnitřní, spolu sousedící elementy 1.3.1 a 1.4.1 vyklopit nahoru k vytvoření vstupního otvoru 1.5 pro směs odpadu A uprostřed víka. Přívod směsi A nebo jeho složek ke vstupnímu otvoru 1.5 lze provádět jakýmikoliv prostředky, např. pásovým dopravníkem.

Aby bylo možné provádět uvnitř nádoby 1_ údržbu a čištění, jsou s výhodou v obou pětiúhelníkových stěnách, tedy v čelní stěně 1.6 a zadní stěně 1.7 uspořádány alespoň jedny dveře 1.6.1 a 1.7.1. Ložiska 2.1 dopravních šneků 2_ na příslušných polovinách 1.1 a 1.2 dna nádoby 1_ jsou umístěna na obou koncích dopravních šneků 2_. Na horním konci dopravního šneku 2_ je umístěn reverzovatelný elektrický pohon 3_, a to na vnější ploše té úzké strany 1.8 nebo 1.9 nádoby 1_, kterou prochází příslušný konec dopravního šneku 2·

Pro dopravní šneky 2 se ukázala jako obzvlášt účelná délka 4,5 m. Jádro 2.2 šneků, vytvořené jako dutý hřídel, má vhodný průměr 60 až 80 mm. K lepšímu promíchávání zpracovávané směsi odpadů vzduchem bez nuceného oběhu jsou oba dopravní šneky 2 vytvořeny s výhodou tak, že jejich smysl otáčení na délce 85¾ z celkové délky, měřeno od dolního konce, směřuje od dolního k hornímu konci dopravního šneku 2_, zatímco na zbývajících 15¾ délky je opačný. Mezi dolními konci obou dvojic dopravních šneků.2 v rohu, tvořeném oběma šikmými polovinami 1.1 a 1.2 dna nádoby 1__} je umístěna přepážka _4 trojúhelníkového průřezu. Její výška je menší než průmět průřezu dopravního šneku 2. Přepážka 4 má větší počet vstupních otvorů 4.1, kterými se vzduch L, potřebný pro aerobní vyhnití kalu, nasává vlivem podtlaku panujícího uvnitř nádoby 1_.

Hotový fermentovaný substrát se odebírá v tom místě, kde do sebe přecházejí úseky každého dopravního šneku 2 s opačným smyslem stoupání s délkovým poměrem 85:15. K tomuto účelu je souměrně mezi každou dvojicí dopravních šne ků 2 uspořádán mezi nimi na obou skloněných polovinách 1.1 a 1.2 dna nádoby 1_ umístěn* vynášecí šnek 5.· Horní konec obou vynášecích šneků prochází rovněž příslušnou úzkou stěnou 1.8 nebo 1.9 nádoby 1 a je spojen s elektrickým pohonem 6_. Podle smyslu dopravy vynášecích šneků 2> který jde od dolní ho k hornímu konci vynášecího šneku 5_> J^{e v} oblasti horního konce uspořádána výpust 2 tak, aby umožnila další dopravu hotového produktu, např. pásovým dopravníkem. Vynášecí šneky 2 probíhají od výpusti 7 až k přechodu mezi oběma stoupáními dopravních šneků 2.

Neznázorněná řídicí jednotka reguluje promíchávací pohyb dopravních šneků 2_, rotujících při 6 až 8 otáčkách za minutu, s první dobou t^ = 10 minut pro dopředný pohyb směsi, s druhou dobou t₂ = 0,5 min. pro zpětnou dopravu směsi a s intervalem t =5 min. nro zastavení mezi oběma s smysly pohybu. Zpětný pohyb dopravních šneků 2_ slouží k tomu, aby se znemožnilo nalepení zpracovávaného materiálu na vnitřní plochy nádoby 1_. Tím se brání vznik mrtvých zon, takže se promíchává bezezbytku veškerá směs.

Vynález umožňuje odstraňování odpadů veškerého druhu jako je městský a zemědělský odpad, kaly, močůvka, těla uhynulých zvířat apod. a jejich zužitkování ve formě pasterovaného substrátu, přičemž mechanicky prováděný biologický proces rozkladu trvá asi 72 hodiny, přičemž v důsledku procesní teploty, převyšující 80 °C, dochází k odstranění zárodků z konečného produktu bez přívodu vnějšího tepla.

Tzv. vývar z těl uhynulých zvířat, který se přidává do směsi odpadu, je vývar, z něhož byl odstraněn tuk. To je nezbytné, protože tuk uzavírá kapilární dráhy ve směsi odpadu a tím brání přístupu vzduchu pro vyhnívání.

Zahnívání materiálu, které inklinuje k zastavení, projevujícímu se rychlým ochlazením zpracované směsi v důsledku kyselosti odpadu poklesem hodnoty pH, se dá uvést znovu do chodu nepatrným množstvím bílého vápna nebo přimícháním přídavného množství dřevěných štěpků a/nebo přírod ní trávy a/nebo hnoje ze slámy.

Claims (19)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob výroby pasterovaného substrátu aerobním biologickým vyhníváním organických odpadů, při němž se odpady zavádějí do nádoby, v ní se při neustálém míchání během prodlevy smíchávají se vzduchem, tím se bakteriálně aerobně rozkládají a produkt po vyhnivání se z nádoby odebírá a zušlechtuje, vyznačující se tím, že po naplnění nádoby směsí odpadu pevné konzistence až do poloviny objemu nádoby a po následujícím přidání tekutých substancí při současném přirozeném přívodu vzduchu promícháváním směsi se v míchání pokračuje během první doby setrvání v rozmezí dvou až tří hodin, a poté se přidá dekantovaný kal o teplotě odpovídající teplotě směsi vyhnilého kalu a nejvýše v množství rovném třetině hmotnosti směsi odpadu, s přidáváním bílého vápna podle jeho hodnoty pH v množství přibližně 4¾ hmotnosti kalu a pokračuje se v míchání po další dobu setrvání v rozmezí 69 až 70 hodin.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že odpady, smíchané a určené k vyhnití, se smíchají s podílem suchých látek rovným 30 až 40% a podílem mokrých látek rovným 60 až 70%.
3. 3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že suché látky zahrnují biologicky odbouratelné organické odpady z domácnosti a/nebo zemědělské odpady,, zatímco mokrými látkami je močůvka a/nebo vývar z těl uhynulých zvířat zbavený tuku.
4. 4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že ke zpracovávané směsi odpadu se přidává rozmělněný materiál jako je dřevo a/nebo listí ke zvětšení vnitřních třecích ploch.
5. 5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se' časovým programem pro řízení promíchávání odpadu za účelem střídavě obráceného směru dopravy po taktech a tedy za účelem intenzivního promíchání směsi, s různými dopravními takty pro oba dva směry dopravy a s časovým intervalem pro zastavení, ležícím mezi nimi.
6. 6. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že časový program pro dopravu směsi od vstupu do nádoby zahrnuje první dopravní dobu (tp rovnou

   10 min., pro dopravu v opačném směru druhou dopravní dobu (t₂) rovnou 1/2 min. a pro zastavení mezi oběma směry dopravy časový interval (ts.) rovný 5 min., přičemž promíchávací pohyb, vyvolávající dopravu směsi odpadu současně se statickým přirozeným provzdušováním se provádí s rychlostí 6 až 8 otáček za minutu.
7. 7. Způsob podle nároků laé, vyznačující se tím, že před přidáním kalu se provede temperování na procesní teplotu, vyskytující se na konci prvního kroku zpracování, rovnou 20 až 30 °C.
8. 8. Způsob podle nároků 4a 7, vyznačující se tím, že ke směsi odpadu se přídavně ke štěpkům nebo místo nich přidá předem neupravená tráva a/nebo hnůj ze slámy.
9. 9. Způsob podle nároku 7 nebo 8, vyznačující se tím, že zfermentovaný produkt se rozemele na jemnozrnný pasterovaný substrát.
10. 10. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že produkt vzniklý vyhnitím se podrobí dvouhodinovému sušení.
11. 11. Zařízení k provádění způsobu podle nároků 1 až 10, s nádobou na směs odpadu včetně ústrojí pro přívod a odvádění odpadu a s dopravními šneky pro míchání směsi, vyznačující se tím, že nádoba (1) je v půdoryse obdélníková, v náryse má tvar domu obráceného hřebenem sedlové střechy do země s profilem pětiúhelníku s velkou šířkou (b) ve srovnání s délkou (1), přičemž dno nádoby (1? sestává ze dvou stejných,tupý úhel svírajících polovin (1.1,

    1.2) s obrysem odpovídajícím dopravním šnekům (2) a v blízkosti každé z obou skloněných polovin (1.1,

    1.2) dna je uspořádán rovnoběžně s ní nejméně jeden šnek (2).

    12. Zařízení podle nároku 11, v y z nač u j ící se tím, že každá polovina (1.1, 1. 2) dna nádo by (1) svírá s horizontálou úhel 30°. 13. Zařízení podle nároku 12, v y z nač u 3 ící

    se tím, že nádoba (1) má víko obdélníkového tvaru, sestávající ze dvou polovin (1.3, 1.4), přičemž tyto poloviny (1.3, 1.4) víka jsou sestaveny ze vzájemně výkyvné spojených, rovněž obdélníkových elementů (1.3.1, 1.4.1), a při nasazeném víku jsou oba sousedící vnitřní elementy (1.3.1, 1.4.1) víka k vytvoření vstupního o-tvoru (1.5) pro přiváděnou směs (A) vyklápěcí, přičemž v každé pětiúhelníkové stěně nádoby (1), tedy v čelní stěně (1.6) a zadní stěně (1.7) jsou uspořádány nejméně jedny dveře (1.6.1, 1.7.1) pro údržbu a čištění.
12. 14. Zařízení podle nároku 13, vyznačující se tím, že obsahuje dvojice vzájemně rovnoběžných dopravních šneků (2), které jsou umístěny u každé z obou skloněných polovin (1.1, 1.2) dna nádoby (1) rovnoběžně s nimi.
13. 15. Zařízení podle nároku 13 nebo 14, vyznačující se tím, že ložisko (2.1) každého dopravního šneku (2) na příslušné polovině (1.1, 1.2) dna nádoby (1) je umístěno na obou koncích dopravních šneků (2)-, reverzní elektrický pohon (3), spojený s horním koncem příslušného dopravního šneku (2), je umístěn na vnější ploše jedné z obou úzkých stěn (1.8, 1.9) nádoby (1).
14. 16. Zařízení podle nároku 15, vyznačující se tím, že dopravní šneky (2) při délce 4,5 m mají průměr hřídele (2.2) 60 až 80 mm, přičemž hřídel (2.2) je dutý.
15. 17. Zařízení podle nároku 16, vyznačující se tím, že dopravní šneky (2) jsou vytvořeny tak, aby jejich smysl dopravy na 85% jejich délky směřoval od dolního k hornímu konci a na zbytku délky opačně.
16. 18. Zařízení podle nároku 17, vyznačující se tím, že obsahuje dva vynášecí šneky (5) k odvádění fermentovaného substrátu, které jsou uspořádány u každé skloněné poloviny (1.1, 1.2) dna nádoby (1) souměrně mezi dvojicí dopravních šneků (2), přičemž jejich délka sahá od výpusti (7) v horní části nádoby (1) až ke styku obou úseků obou s.ousedních dopravních šneků (2) s opačným smyslem dopravy při vzájemném délkovém poměru85%:15%délky.
17. 19. Zařízení podle nároku 18, vyznačující se tím, že horní konec každého z obou vynášecích šneků (5) prochází příslušnou úzkou stěnou (1.8, 1.9) nádoby (1) a je spojen s elektrickým pohonem (6), přičemž oba vynášecí šneky (5) mají smysl dopravy od dolního k hornímu konci.
18. 20. Zařízení podle nároku 19, vyznačující se tím, že mezi dolními konci obou dvojic dopravních šneku (2) v oblasti rohů obou skloněných polovin (1.1,

    1.2) dna nádoby (1) je uspořádána přepážka (4) trojúhel níkového průřezu, která má menší výšku než je průmět průměru dopravního šneku (2).
19. 21. Zařízení podle nároku 20, vyznačující se t í m , že je opatřeno nejméně jedním vstupním otvorem (4.1) pro vzduch v přepážce (4) nebo v její oblasti.