FI123396B

FI123396B - Menetelmä lannoitteen tuottamiseksi jätelietteestä

Info

Publication number: FI123396B
Application number: FI20075274A
Authority: FI
Inventors: Olli Aho
Original assignee: Savaterra Oy
Priority date: 2007-04-19
Filing date: 2007-04-19
Publication date: 2013-03-28
Also published as: US20100132421A1; CN101679136B; HUE028273T2; WO2008129127A1; PT2155629E; CN103274770B; US8257461B2; HRP20160519T1; EP2155629B1; DK2155629T3; EP2155629A4; PL2155629T3; FI20075274A0; CN103274770A; RU2463281C2; CA2683831A1; CA2683831C; FI20075274A; ES2575120T3; EP2155629A1

Description

Menetelmä lannoitteen tuottamiseksi jätelietteestä

Ala

Keksinnön kohteena on menetelmä lannoitteen tuottamiseksi jäte-lietteestä, jossa menetelmässä jätelietettä kuumennetaan tulistetulla höyryllä 5 hygienisoinnin aikaansaamiseksi patogeenisten organismien tuhoamiseksi.

Tausta Jätelietteen käsittelyyn on erilaisia vaihtoehtoja. Tunnetaan esimerkiksi mädätys, joka on anaerobinen käsittely, ja tunnetaan kompostointi, joka on aerobinen käsittely eli happea käyttävä. Lisäksi tunnetaan terminen käsitte-10 ly eli kuumentamalla tapahtuva käsittely.

Kuumentamalla tapahtuvista käsittelyistä tunnetaan esimerkiksi jäte-lietteen kuivaus suoralla kuumalla ilmalla, mutta kyseisen tekniikan haittana on suuri energian tarve ja kuivauksesta johtuva materiaalin pölyäminen. Kuumentamista käyttävistä menetelmistä tunnetaan myös kuumalla vedellä suoritetta-15 va lietteen käsittely, mutta kyseisen menetelmän ongelmana on se, että menetelmässä käytetty vesi joudutaan puhdistamaan, mistä aiheutuu kustannuksia. Kuumentamalla tapahtuvista käsittelyistä lisäksi tunnetaan tavallista vesihöyryä käyttäviä menetelmiä, mutta hakijan havaintojen mukaan ne eivät ole täysin tyydyttäviä puhdistustehokkuuden ja lämpötalouden kannalta.

20 Jätteiden tai muun aineksen puhdistamisessa tunnetaan myös tulis tetun höyryn käyttö. Tulistettu höyry on vesihöyrystä ja palokaasusta muodostettu kaasuseos. Eräitä tunnettuja ratkaisuja on esitetty julkaisuissa US 5656178, US 5613452, US 5413129, DE 4226584, EP 0715902, US 4336329, WO 01/02027 ja WO 02/28556, mutta julkaisut liittyvät materiaalin sterilointiin, ” 25 joka liiallisesti eliminoi myös hyödylliset mikro-organismit estäen materiaalin o ™ hyötykäytön lannoitteena.

o Nyt esillä olevan keksinnön alueeseen liittyen, julkaisusta EP

5 101784 tunnetaan tulistettua höyryä käyttävä menetelmä lannoitteen valmisti tamiseksi puun kuoriaineksesta ja jätelietteestä. Kyseisessä julkaisussa esite-

CL

30 tyssä menetelmässä jäteliete kuumennetaan 120- 140 Celsius-asteen lämpöti- £j laan käyttäen 140 - 600 Celsius-asteista tulistettua höyryä. Menetelmällä ei m ^ kuitenkaan päästä lopputuotteen lannoiteominaisuuksien osalta eikä menetel- ° män lämpötalouden osalta optimaalisiin tuloksiin, erityisesti johtuen lämpötilan korkeudesta, johon käsiteltävä materiaali lämmitetään.

35 2

Lyhyt selostus

Keksinnön tavoitteena on toteuttaa menetelmä siten, että saavutetaan tunnettuun tekniikkaan liittyvien ongelmien vähentyminen. Tämä saavutetaan keksinnön mukaisella menetelmällä, jolle on tunnusomaista, että jäteliete 5 kuumennetaan 60 - 100 Celsius-asteen lämpötilaan 200 - 600 Celsius-asteisella tulistetulla höyryllä jätelietteessä olevan liukoisen hiilen määrän lisääntymisen aktivoimiseksi ja jätelietteen biohajoamisen uudelleen käynnistämiseksi jätelietteeseen kuumennuksen jälkeen yhä jääneitä ei-patogeenisia mikro-organismeja käyttäen.

10 Keksinnön edullisia suoritusmuotoja kuvataan epäitsenäisissä pa tenttivaatimuksissa.

Keksintö perustuu siihen, että käsiteltävää jätelietettä ei lämmitetä liian korkeaan lämpötilaan, vaikka käytetäänkin riittävän korkean lämpötilan omaavaa tulistettua höyryä.

15 Keksinnön mukaisella menetelmällä saavutetaan useita etuja. Kek sinnön avulla saavutetaan hyvälaatuinen lannoite menetelmän lämpötalouden osalta kuitenkin riittävän kustannustehokkaalla tavalla. Keksinnön edulliset toteutusmuodot ja muut yksityiskohtaisemmat toteutusmuodot voimistavat keksinnön etuja, erityisesti kosteusolosuhteiden kontrollointi voimistaa keksinnön 20 etuja.

Kuvioluettelo

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yhteydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joissa kuvio 1 esittää menetelmässä käytettävän tulistetulla höyryllä käsit- 25 telylaitteiston erästä toteutusmuotoa, 5 kuvio 2 esittää kuvion 1 esittämää laitteistoa vastakkaiselta suunnal ta ^ ta tarkasteltuna, ° kuvio 3 esittää menetelmässä käytettävän tulistetulla höyryllä käsit- ° telylaitteiston erästä toteutusmuotoa periaatekaaviona, | 30 kuvio 4 esittää liukoisen orgaanisen hiilen määrää, ^ kuvio 5 esittää liukoisen typen määrää.

CVJ

^ Suoritusmuotojen kuvaus o ^ Viitaten kuvioihin, menetelmässä voidaan käyttää esimerkiksi kuvi oissa 1 - 3 esitetyn tyyppistä laitteistoa. Kuvioiden 1 - 2 mukainen laitteisto 35 edullisessa toteutusmuodossa on rungon 10 varaan rakennettu liikuteltava yk- 3 sikkö käsittäen akselistot 11 ja 12 renkaineen 13-16 sekä tukijalat 17 ja kiinnityskohdan 19 vetoajoneuvoa varten.

Kuvion 3 osalta todetaan, että lyhyet viivat pyrkivät pelkästään peri-aatteenomaisesti havainnollistamaan tulistettua höyryä, ja pyöreät ympyrät 5 pyrkivät pelkästään periaatteenomaisesti havainnollistamaan käsiteltävää materiaalia, joka siis on jätelietettä, erityisesti yhtä tai useampaa seuraavista: yh-dyskuntajäteliete, maatalousjäteliete, puhdistamojäteliete. Jäteliete, kuten esimerkiksi kunnalliselta tai muulta alueelliselta jätevedenpuhdistamolta saatu jäteliete, on kertaalleen jo biohajonnutta eli kompostoitunutta jätelietettä ja sitä 10 siis käytetään lähtökohtana nyt kyseessä olevassa lannoitteen tuotantomenetelmässä.

Käsiteltävän materiaalin eli jätelietteen vastaanottamiseksi laitteisto käsittää vastaanottosiilon 30, johon jäteliete voidaan tuoda esimerkiksi kauha-kuormaajalla tai jollakin muulla siirtovälineellä, kuten esimerkiksi kuljettimella 15 tai siirtokanavalla. Jätelietteen vastaanottovälineen 30, kuten vastaanottosiilon 30, jälkeen eli esimerkiksi siilon 30 alapuolella laitteisto käsittää siirtokuljetti-men 32, joka on järjestetty kuljettamaan materiaali ensimmäiseen höyrykäsitte-ly-yksikköön 40.

Tulistetun höyryn tuottamiseksi laitteisto käsittää tulistetun höyryn 20 tuottamisyksikön 50, joka esimerkiksi jakelulinjan 51 välityksellä tuottaa tulistettua höyryä ensimmäiselle höyrykäsittely-yksikölle 40. Vastaavasti laitteisto voi käsittää toisen höyrykäsittely-yksikön 60, jolle tulistetun höyryn tuottamisyksik-kö 50 on järjestetty toimittamaan tulistettua höyryä esimerkiksi jakelulinjan 61 kautta. Ensimmäisessä höyrykäsittely-yksikössä 40 käsitelty jäteliete siirretään 25 yhden tai useamman siirtovälineen 71, 72, tms. siirtovälineen avulla toiseen höyrykäsittely-yksikköön 60. Kuvioiden esimerkissä siirtoväline 71 on esimer-5 kiksi kolatyyppinen hihnakuljetin ja siirtoväline 72 on ruuvityyppinen siirtoväli-

C\J

ne

CVJ

° Todettakoon, että välttämättä ei tarvitse olla erillistä vastaanottosii- ° 30 loa 30 tai muuta erillistä vastaanottovälinettä 30, vaan materiaali voitaisiin suo- | raan tai esimerkiksi kuljettimen kautta tuoda höyrykäsittely-yksikölle 40 tai ^ rumpumaiselle pyöritettävälle höyrykäsittely-yksikölle 60.

Kuviossa 2 tulistetun höyryn tuottamisyksikkö 50 on esitetty vain o katkoviivoilla, jottei tämä höyryntuottamisyksikkö 50 peittäisi taakseen höyryn- 00 35 tuottamisyksikön 50 liitäntää varten olevia liittymiskohtia, kuten kiinnittymislaip- poja 101 ja toisaalta kiinnittymislaippoja 102 - 104. Kuviossa 2 kiinnityslaippa 4 tai muu vastaava kiinnityskohta 101 esittää kuviosta 3 selkeimmin näkyvän höyrynjakelulinjan 51 liittymiskohtaa tulistetun höyryn tuomiseksi ensimmäiseen höyrykäsittely-yksikköön 40. Vastaavasti kuviossa 2 viitenumerot 102 -104 esittävät kiinnityslaippoja tai muita vastaavia kiinnityskohtia, joihin kuviosta 5 3 selkeimmin näkyvä jakelulinja 61 liitetään tulistetun höyryn tuomiseksi toisel le höyrykäsittely-yksikölle 60.

Tulistetun höyryn tuottamisyksikön 50 osalta todetaan, että se on laite, joka muodostaa kaasuseoksen vesihöyrystä ja polttoaineen palamiskaa-susta. Polttoaine, jonka palaminen tuottaa tarvittavan palamiskaasun, voi esi-10 merkiksi olla kevytpolttoöljy.

Mittasuhteista todettakoon, että kuvioissa 1 - 2 esitetyn laitteiston pituus on esimerkiksi noin 20 metriä ja toisen höyrykäsittely-yksikön 60, kuten rummun 60, halkaisija on esimerkiksi noin 1 metri. Laitteiston kapasiteetti tulistetulla höyryllä käsittelyyn on useita kymmeniä tuhansia kiloja tunnissa.

15 Keksinnössä kyseessä on menetelmä lannoitteen tuottamiseksi jäte- lietteestä, jossa menetelmässä jätelietettä kuumennetaan tulistetulla höyryllä hygienisoinnin aikaansaamiseksi patogeenisten organismien tuhoamiseksi. Menetelmässä jäteliete kuumennetaan 60 - 100 Celsius-asteen lämpötilaan 200 - 600 Celsius-asteisella tulistetulla höyryllä jätelietteessä olevan liukoisen 20 hiilen määrän lisääntymisen aktivoimiseksi ja jätelietteen biohajoamisen uudelleen käynnistämiseksi jätelietteeseen kuumennuksen jälkeen yhä jääneitä ei-patogeenisia mikro-organismeja käyttäen.

Jätelietteen käsittelyssä kuumennuksessa käytettävän tulistetun höyryn lämpötila on välillä 200 - 600 Celsius-astetta (°C). Hakijan käsityksen 25 mukaan lämpötila-alue 300 - 600 Celsius-astetta ja erityisesti 300 - 400 Celsi-us-astetta on erityisen sovelias menetelmän toteutettavuuden, lopputuotteen 5 (lannoite) ominaisuuksien ja menetelmän lämpötalouden muodostaman koko-

C\J

^ naisuuden kannalta katsoen.

° Kuvioiden esimerkissä tulistettua höyryä käytetään sekä ensimmäi- ° 30 sessä höyrykäsittely-yksikössä 40 että toisessa höyrykäsittely-yksikössä 60.

| Tulistettua höyryä käyttäviä höyrykäsittely-yksiköitä on kuvioiden ^ esimerkissä kaksi eli yksiköt 40 ja 60, joskaan keksintö ei ole rajoittunut höyry in käsittely-yksiköiden johonkin määrään. Mikäli kuvioiden esittämän erään toteu-o tusmuodon mukaisesti käytetään kahta höyrykäsittely-yksikköä, ovat ne edulli- 00 35 sesti tyypiltään erilaisia esimerkiksi siten, että jompikumpi käsittely-yksiköistä on pyöritettävä rumpu. Kuvioiden esimerkeissä jälkimmäinen eli toinen höyry- 5 käsittely-yksikkö 60 on tällainen pyöritettävä rumpu, jota pyöritetään esimerkiksi moottorien 65 avulla rummun ulkokehän kontaktipinnasta 66. Rummun 60 eli toisen höyrykäsittely-yksikön 60 pyöritysmoottorin 65 voima välittyy rummulle esimerkiksi vaihteiston 67 ja akselin 68 kautta.

5 Viitenumerolla 40 esitetty siilotyyppinen tai muu vastaavan tyyppi nen höyrykäsittely-yksikkö, jossa painovoima tai jokin laiteosa tiivistää materiaalia tiiviimmäksi, puolestaan on siinä mielessä hyvä, että puhdistettavan eli hygienisoitavan jätelietemateriaalin tiiveyden vuoksi höyry ei pääse liian helposti eli liian nopeasti eli lämpöään luovuttamatta etenemään puhdistettavan 10 materiaalin läpi.

Pyöritettävän rummun 60 avulla toteutettu höyrykäsittely-yksikkö 60 on hyvä siinä mielessä, että sellaisen avulla saadaan puhdistettava eli hy-gienisoitava jätelietemateriaali tehokkaaseen vuorovaikutukseen tulistetun höyryn kanssa eli rummussa materiaali kohtaa ikään kuin höyryverhon tai höyry-15 tunnelin.

Mikäli laitteistossa on vain yksi höyrykäsittely-yksikkö, eli jäteliete kulkee vain yhden höyrykäsittely-yksikön kautta, on edullisessa toteutusmuodossa tällöin kyse nimenomaan rummusta 60, jota siis pyöritetään.

Edullisessa toteutusmuodossa jäteliete kuumennetaan 60 - 90 Cel-20 sius-asteen lämpötilaan. Edullisesti on menetelmä sellainen, että jätelietettä käsitellään tulistetulla höyryllä 20 - 60 minuuttia, edullisimmin 20 - 30 minuuttia.

Tulistetulla höyryllä suoritettavan käsittelyn aikana menetelmässä seurataan ja ohjataan käsiteltävän jätelietteen kosteutta jätelietteen olennaisen 25 kuivumisen estämiseksi. Edullisesti on menetelmä sellainen, että tulistetulla höyryllä suoritettavan käsittelyn aikana menetelmässä seurataan ja ohjataan o käsiteltävän jätelietteen kosteutta siten, että materiaalin kosteus muuttuu käsit-

C\J

^ telyssä korkeintaan +/- 2 % jätelietteen olennaisen kuivumisen estämiseksi.

° Eräs tarkoitus jätelietteen kosteuden kontrollointiin tulistetulla höy- ° 30 ryllä suoritettavassa höyrykäsittelyssä on se, että halutaan estää ettei jäteliete | kuivu sellaiseksi, että se liiallisesti pölyäisi myöhemmissä vaiheissa höyrykäsit- ^ telyn jälkeen, kuten esimerkiksi ulkona aumassa ollessaan uudelleen biohajo- mis-vaiheessa tai vielä myöhemmin esim. siirrettäessä tai pakattaessa mene-o telmän lopputuloksena saatavaa lannoiteainetta.

00 35 Toinen syy käsittelyn olosuhteiden kontrollointiin tulistetulla höyryllä suoritettavassa höyrykäsittelyssä on se, että halutaan parantaa lopputuotteen 6 eli lannoitteen ravinneominaisuuksia. Täten on menetelmä edullisessa toteutusmuodossa sellainen, että tulistetulla höyryllä suoritettavan käsittelyn aikana menetelmässä ylläpidetään riittävän korkeaa kosteutta ja/tai riittävän matalaa lämpötilaa jätelietteen tuottaman typpeä sisältävän ammoniakin tai muun typ-5 piyhdisteen haihtumisen minimoimiseksi. Tämä piirre parantaa lopputuotteen eli lannoitteen ravinneainepitoisuutta, koska typpi on tärkeä ravinne, jota lannoitettu maa voi hyödyntää.

Edullisessa toteutusmuodossa on menetelmä sellainen, että tulistetulla höyryllä suoritettavan käsittelyn aikana ohjataan käsiteltävän jätelietteen 10 kosteutta siten, että muutetaan tulistetun höyryn muodostamisessa palokaasuun sekoitettavan veden määrää.

Rumpumaisen höyrykäsittely-yksikön 60 osalta todetaan, että höy-ryvirtaus on järjestetty rummun pituussuunnassa olennaisesti läpi koko rummun siten, että höyryn sisääntulopuolella höyry siis tuodaan jakelulinjan 61 tai 15 muun vastaavan rakenteen kautta rumpuun 60 ja höyry poistuu rummusta esimerkiksi rauhoituskammioon 80 tai johonkin muuhun sopivaan rakenteeseen.

Rummussa 60 käsitelty jäteliete poistetaan rummusta 60 ja käsitelty materiaali voidaan asettaa maan pinnalle esimerkiksi aumaksi esimerkiksi 20 rummun läheisyyteen. Vaihtoehtoisesti voidaan käsitelty jäteliete viedä aivan muuallekin eli rummun 60 ulostulopäästä saatava käsitelty materiaali tuodaan kuljettimelle 90 ja siitä edelleen esimerkiksi kuljetettavaksi esimerkiksi kuorma-autolla tai muulla siirtolaitteella haluttaessa kauaskin höyrykäsittelylaitteistosta.

Edullisessa toteutusmuodossa menetelmä siis on sellainen, että jä-25 telietteen uudelleen biohajoaminen tapahtuu ainakin pääasiallisesti muualla kuin jätelietteelle tulistetulla höyryllä kuumennuksen suorittaneessa höyrykäsit-o telylaitteessa. Edullisessa toteutusmuodossa jätelietteen uudelleen biohajoa-

CvJ

^ minen tapahtuu eli suoritetaan aumassa tai muussa kasassa tai muodossa, ° johon jäteliete on tulistetulla höyryllä käsittelyn suorittaneesta höyrykäsittely- ° 30 yksiköstä viety.

| Jotta tiedettäisiin milloin lannoite olisi valmista esim. joko suoraan ^ käyttöön tai pakattavaksi, on menetelmä edullisesti sellainen, että jätelietteen uudelleen biohajoamisen kypsyysastetta seurataan mittaamalla jätelietteen o kaasupäästöjä. Edullisessa toteutusmuodossa mitataan hiilidioksidipäästöjä, ja 00 35 edullisimmin on hiilidioksidipäästön hiilidioksidi-tuottonopeuden maksimimäärä 7 alle 2 mg/g/vrk. Eräässä kokeessa mitattiin höyrykäsittelyn ja uudelleen biohajoamisen jälkeisessä lopputilanteessa 1,3 mg/g/vrk hiilidioksidi-tuottonopeus.

Edullisessa toteutusmuodossa on uudelleen biohajoamisen kesto välillä 1 - 3 kuukautta. Hakijan havaintojen mukaan siten saavutetaan hyvä 5 tasapaino lannoitteen kypsyyden ja toiminnan tehokkuuden osalta.

Palaten höyrykäsittelyrummun 60 loppupään eli ulostulon rakenteisiin todetaan, että rummun 60 ulostulopuolella esimerkiksi rauhoituskammios-sa 80 laitteisto käsittää suodattimen 85, kuten esimerkiksi säleikkötyyppisen siivilän, ilmavirrassa olevien partikkeleiden läpimenon estämiseksi. Riippuen 10 ohjaimen 100 asennosta voidaan poistuva lämpöään menettänyt höyryvirtaus joko poistaa laitteistosta sellaisenaan poistokanavan 110 kautta tai höyryvirtaus voidaan poistaa partikkeleita ja/tai mahdollisesti haitallisen hajuisia kaasuja polttavan jälkipolttimen 120 polttamana poistokanavan 130 kautta. Höyryvirta-uksen poistumista voidaan edesauttaa puhaltimien 111 tai 131 avulla.

15 Edullisessa toteutusmuodossa kuumennushygienisointi suoritetaan normaalissa ilmanpaineessa paineistamattomassa höyrykäsittely-yksikössä. Käyttökelpoisuutta parantaa myös se, että hygienisointi suoritetaan avoimena eli jatkuva-luonteisena prosessina suljetun panos-luonteisen prosessin sijasta. Täten on menetelmä sellainen, että jatkuva-luonteisessa prosessissa proses-20 sin aikana hygienisointiin tuodaan jätelietettä ja prosessin aikana hygienisoin-nista poistetaan puhdistettua hygienisoitua materiaalia.

Toisesta hyörykäsittely-yksiköstä 60 eli rummusta 60 höyry siis poistetaan rauhoituskammioon 80. Vastaavasti myös ensimmäisestä höyrykä-sittely-yksiköstä 40 höyry poistetaan rauhoituskammioon 80 esimerkiksi siirto-25 kanavan 88 kautta, mikä havaitaan kuvioista 1 - 2.

Todettakoon, että jätelietettä eli erityisesti yhdyskuntajätelietettä, 5 maatalousjätelietettä tai puhdistamojätelietettä ei tulistetulla höyryllä haluta-

C\J

^ kaan lämmittää yhtä kuumaksi kuin mikä on tulistetun höyryn lämpötila, koska ° materiaalista halutaan ensisijaisesti tappaa patogeeniset organismit, mutta ° 30 organismit, jotka ovat eduksi uudelleen biohajoamiselle ja lannoitteelle, halu- | taan tietoisesti jättää henkiin. Tulistetulla höyryllä suoritettavassa hygienisointi- käsittelyssä lämmitetään puhdistettava materiaali lämpötilaan 60 - 100 Celsi-us-astetta, joka on riittävän korkea patogeenisten organismien tappamiseksi, o mutta joka on riittävän matala puhdistettavan materiaalin steriloitumisen estä- 00 35 miseksi. Liian korkeassa lämpötilassa liian pitkäaikainen käsittely aiheuttaisi puhdistettavan materiaalin steriloitumisen, joskin hetkellinen tai muu lyhyehkö- 8 kestoinen liian korkea jätelietteen lämpötila ei välttämättä vielä aiheuta steriloi-tumista.

Hygienisoinnissa tapettavaksi haluttavat organismit ovat esimerkiksi enterobakteerit, salmonellabakteerit, kolibakteerit, kasvitautien aiheuttajat, rik-5 karuohot tms. Menetelmässä käsiteltyyn materiaaliin eli hygienisoituun materiaaliin jääviksi haluttavat organismit ovat materiaalin luontaisia ei-haitallisia eli ei-patogeenisia mikro-organismeja.

Luonteeltaan menetelmä on tulistettua höyryä käyttävä mikrobiologinen menetelmä lannoitteen tuottamiseksi kertaalleen jo biohajonneesta jäte-10 lietteestä käyttäen tulistetun höyryn tuottamaa hygienisointikuumennusta aktivoimaan jätelietteen hieman myöhempi uudelleen biohajoaminen.

Keksinnön mukaisen menetelmän kokeissa on havaittu mm. seu- raavaa.

Koejärjestelyssä 1 havaittiin tulistetulla höyryllä suoritetun kuumen-15 nuskäsittelyn kapasiteetiksi olosuhteista (lämpötila, rummun pyöritysnopeus, rummun kallistus pituussuunnassa) riippuen 50- 180 tn/h (tonnia, eli 1000 kg, tunnissa) energiankulutuksen ollessa 193 MJ/tn (Megajoulea tonnia, eli 1000 kg, kohden). Vertailukohtana oli eräällä vanhalla menetelmällä eli lietteen kuumailmakuivauksella aikaansaatu 50- 100 tn/h kapasiteetti lähes 10 kertaa 20 suuremmalla energiankulutuksella, vaikka kapasiteetin ylempi arvo (100 tn/h) oli vain hieman yli puolet keksinnönmukaisella menetelmällä saavutetusta (180 tn/h), ja merkittävä ero oli myös siinä, että perinteisessä kuumailmakuivauk-sessa jätteen ravintoaineiden, jotka siis olisivat tarpeellisia lannoitteelle, hä-viämä oli huomattavan suuri.

25 Koejärjestelyssä 2 tulistetulla höyryllä käsittelyn kohteena oli vuo- den jo kompostoitunutta jätelietettä. Ennen käsittelyä enterobakteerien (joista 5 osa on patogeenejä) määrä oli 120000 cfu/g (colony-forming unit / g, eli pmy/g

C\J

^ eli pesäkkeitä muodostavia yksiköitä grammaa kohden), mutta käsittelyn jäl- ° keen määrä oli alle 10 cfu/g eli alle mittaustarkkuuden eli alle detektointirajan, ° 30 lainsäädännöllisen sallitun maksimiarvon ollessa 1000 cfu/g. Myös klostridi- | bakteerien määrä saatiin pienennettyä alle puoleen eli ennen käsittelyä määrä ^ oli 5600 cfu/g ja käsittelyn jälkeen 2700 cfu/g. Tulistetulla höyryllä käsittelyn jälkeen tehty käsitellyn jätelietteen seisottaminen, esimerkiksi vuorokauden o verran, kuitenkin pienensi klostridien määrän 10 % osuuteen alkuperäisestä.

00 35 Klostridi on itiöivä bakteeri joten se sietää enemmän kuumennuskäsittelyä.

9

Kyseessä siis ei ole jätelietteen sterilointi vaan hygienisointi. Erityisesti tavoitteena on tuhota mahdolliset suolistoperäiset patogeenit eli salmonella ja E.Coli, ne kuuluvat enterobakteerien ryhmään.

Koejärjestelyssä 3 tulistetulla höyryllä käsittelyn kohteena oli suo-5 raan jäteveden puhdistamolta saatu raaka anaerobinen jäteliete. Ennen käsittelyä enterobakteerien (joista osa on patogeenejä) määrä oli 12000 cfu/g (colony- forming unit / g, eli pmy/g eli pesäkkeitä muodostavia yksiköitä grammaa kohden), mutta tulistetulla höyryllä käsittelyn jälkeen määrä oli alle 10 cfu/g eli alle mittaustarkkuuden eli alle detektointirajan, lainsäädännöllisen maksimiar-10 von ollessa 1000 cfu/g.

Koejärjestelyssä 3 myös E.Coli -pitoisuus laski huomattavasti. Ennen käsittelyä E.Coli -pitoisuus oli 17000 cfu/g (colony-forming unit / g, eli pmy/g eli pesäkkeitä muodostavia yksiköitä grammaa kohden), mutta käsittelyn jälkeen määrä oli alle 10 cfu/g eli alle mittaustarkkuuden eli alle detektointi-15 rajan, lainsäädännöllisen sallitun maksimiarvon ollessa 1000 cfu/g (colonyforming unit / g).

Kuten koejärjestelyssä 2, niin myös koejärjestelyssä 3 klostridipitoi-suus laski vähemmän kuin enterobakteeripitoisuus. Ennen käsittelyä klostridi-määrä oli 7100 cfu/g ja käsittelyn jälkeen 1500 cfu/g eli määrä putosi noin 20 määrään 20 % eli noin viidesosaan alkuperäisestä. Mutta jo esimerkiksi vuorokauden seisotus tulistetulla höyryllä käsittelyn jälkeen laski klostridipitoisuuden alle 10% määrään alkuperäisestä määrästä eli kymmenesosaan.

Koejärjestelyyn 2 (käsiteltävänä jo kompostoitu liete) liittyen mitattiin seuraa-25 vaa liittyen jätelietteen fysikaalisiin ja kemiallisiin ominaisuuksiin: co --- 5 Suure Ennen käsittelyä Käsittelyn jälkeen

C\J

i CVJ--- ° TS % eli kuiva- 57 62 ° ainepitoisuus___ £ Johtokyky 31 25 ^ (ms/m)___ S _PH__7J__7_A_ § Liukoisen NH4-N 493 417 00 eli ammoniumtypin määrä (mg/kg___ 10

Koejärjestelyyn 3 (raaka aerobinen liete) liittyen mitattiin seuraavaa liittyen jä-telietteen fysikaalisiin ja kemiallisiin ominaisuuksiin:

Suure Ennen käsittelyä Käsittelyn jälkeen TS % eli kuiva- 26 28 ainepitoisuus___

Johtokyky 220 240 (ms/m)___ pH__8,3__8^3_

Liukoisen NH4-N 3816 3990 eli ammoniumtypin määrä (mg/kg___ 5

Kuvio 4 esittää liukoisen orgaanisen hiilen määrää. Kuvion 4 vasemmassa puoliskossa lähtökohtana on ollut lietepohjainen komposti ja kuvion 4 vasemmassa reunassa lähtökohtana on ollut kompostoitu hevosenlanta eli hevosenlannan ja lietekompostin sekoitus. Kuvion 4 alareunan merkinnät tar-10 koittavat seuraavaa: Lähtö: Näyte otettu käsittelemättömästä materiaalista 1. käsittely: Näytteenotto ensimmäisen höyrykäsittelyn jälkeen 15 „ 2. käsittely: Näytteenotto toisen höyrykäsittelyn jälkeen δ

C\J

3. käsittely: Näyte otettu kolmannen höyrykäsittelyn jälkeen 0 i ° 20 1 tunti: Näytteenotto kerran käsitellystä materiaalista tunti käsittelyn £ jälkeen 5) 24 tuntia: Näytteenotto kerran käsitellystä materiaalista 24 tuntia käsittelyn § jälkeen

CVJ

25 11

Kuvion 4 ja myös kuvion 5 osalta todetaan, että jäteliete oli kuumennettu n. 80 Celsius-asteen lämpötilaan. Kuvion 4 lukemiin viitaten, hiilen liukoistumista esiintyi jokaisessa käsittelyssä. Eli höyrykäsittely ja sen jälkeinen materiaalin seisottaminen rikkoi materiaaleissa olevia biologisia rakenteita, 5 kuten lieteflokkeja, ja mahdollisesti myös soluja. Esimerkiksi voidaan todeta, että lietepohjaisen kompostin kyseessä ollen oli ensimmäisen höyrykäsittelyn jälkeen liukoisen orgaanisen hiilen määrä noussut arvosta 714 mg/kg arvoon 2009 mg/kg eli lähes kolminkertaiseksi. Hiilen liukoistuminen edesauttaa biohajoamisen eli kompostoitumisen uudelleen käynnistymistä: Biohajoamisen 10 uudelleen käynnistyminen aiheutti sen, että höyrykäsittelyn jälkeinen materiaalin jäähtyminen oli hitaampaa biohajoamisen tuottaman lämmön vuoksi. Vain kerran höyrykäsitellystä materiaalista 24 tunnin seisottamisen jälkeen mitattu liukoisen hiilen määrä oli lietepohjaisen kompostin kyseessä ollen noussut arvoon 1108 mg/kg alkuperäisestä arvosta 714 mg/kg eli vähintään yli 1,5-15 kertaiseksi.

Myös hiilivety-yhdisteiden lisääntymistä havaittiin, mikä oli seurausta kuvion 4 esittämästä hiilen liukoistumisesta. Esimerkiksi voidaan todeta, että lietepohjaisen kompostin kyseessä ollen oli ensimmäisen höyrykäsittelyn jälkeen hiilivety-yhdisteiden määrä noussut arvosta 30 mg/kg arvoon 98 mg/kg eli 20 yli kolminkertaiseksi, ja toisella höyrykäsittelyllä arvo oli jo 398 mg/kg eli noin 13-kertainen lähtötilanteeseen nähden. Vain kerran höyrykäsitellystä materiaalista 24 tunnin seisottamisen jälkeen mitattu hiilivety-yhdisteiden määrä oli lie-tekompostin kyseessä ollen noussut arvoon 260 mg/kg alkuperäisestä arvosta 30 mg/kg eli lähes 9-kertaiseksi.

25 Liukoisten pääravinteiden osalta käsitellään seuraavassa liukoista typpeä. Viitaten kuvioon 5, typen liukoistuminen aikaansaatiin jokaisessa käsit-5 telyssä. Kyseinen piirre on rinnakkainen ilmiö liukoisen hiilen lisääntymisen

C\J

^ kanssa. Biologisten rakenteiden rikkoutuessa myös solunsisäiset, typpipitoiset ° proteiinit vapautuvat. Kuvion 5 palkkien otsikot kuvion 5 alareunassa ovat ku- ° 30 ten kuviolle 4 edellä esitettiin. Esimerkiksi voidaan todeta, että lietepohjaisen | kompostin kyseessä ollen oli ensimmäisen höyrykäsittelyn jälkeen liukoisen ^ typen määrä noussut arvosta 578 mg/kg arvoon 719 mg/kg eli lisäystä lähes 25 %. Toisella höyrykäsittelyllä arvo oli jo 873 mg/kg eli lisäystä lähtötilantee-o seen yli 50 %. Vain kerran höyrykäsitellystä materiaalista 1 tunnin seisottami- 00 35 sen jälkeen mitattu liukoisen typen määrä oli lietekompostin kyseessä ollen 12 noussut arvoon 785 mg/kg alkuperäisestä arvosta 578 mg/kg eli lisäystä yli 35 %.

Erään toisen liukoisen pääravinteen eli ammoniumtypen osalta voidaan todeta, että havaittiin määrän lisäystä. Esimerkiksi voidaan todeta, että 5 hevosenlanta-kompostin kyseessä ollen oli ensimmäisen höyrykäsittelyn jälkeen ammoniumtypen määrä noussut arvosta 147 mg/kg arvoon 227 mg/kg eli lisäystä vähintään 50 %.

Erään muun liukoisen pääravinteen eli fosforin osalta voidaan todeta, että havaittiin määrän lisäystä. Fosforin lisääntyminen liittyy siihen, että so-10 lunsisäiset, fosforia sisältävät nukleiinihapot vapautuvat kun biologiset rakenteet rikkoutuvat. Esimerkiksi voidaan todeta, että lietepohjaisen kompostin kyseessä ollen oli ensimmäisen höyrykäsittelyn jälkeen liukoisen fosforin määrä noussut arvosta 103 mg/kg arvoon 191 mg/kg eli lisäystä yli 85 %. Toisella höyrykäsittelyllä arvo oli jo 250 mg/kg eli lisäystä lähtötilanteeseen yli 142 %. 15 Vain kerran höyrykäsitellystä materiaalista 24 tunnin seisottamisen jälkeen mitattu liukoisen fosforin määrä oli lietekompostin kyseessä ollen noussut arvoon 186 mg/kg alkuperäisestä arvosta 103 mg/kg eli lisäystä yli 80 %.

Seuraavaksi käsitellään liukoisia hivenaineita. Hivenravinteiden liu-koistumista havaittiin myös hivenaineiden, kuten kuparin, mangaanin, magne-20 siumin ja kalsiumin, osalta. Esimerkiksi voidaan todeta, että lietepohjaisen kompostin kyseessä ollen oli ensimmäisen höyrykäsittelyn jälkeen liukoisen kalsiumin määrä noussut arvosta 105 mg/kg arvoon 238 mg/kg eli lisäystä yli 125 %. Vain kerran höyrykäsitellystä materiaalista 24 tunnin seisottamisen jälkeen mitattu kalsiumin määrä oli lietekompostin kyseessä ollen noussut arvoon 25 364 mg/kg alkuperäisestä arvosta 105 mg/kg eli noin 3,5-kertaiseksi.

Kaikkeen edellä esitettyyn viitaten, saadaan aikaan tuote, joka hyvin 5 soveltuu lannoitteeksi.

C\J

^ Viitaten koejärjestelyihin 2-3: Kuiva-ainepitoisuus määritettiin punnitse- ° maila ennen kuivausta ja kuivauksen jälkeen. Johtokyky eli liukoisten ionien ° 30 summapitoisuus määritettiin uuttamalla näytteet vedellä ja uutoksen johtokyky | mitattiin johtokykymittarilla. Vastaavasti pH määritettiin uuttamalla näytteet ve- della ja uutoksen pH mitattiin pH-mittarilla. Kuvioihin 4-5 viitaten, enterobak-

Is- teeripitoisuus määritettiin NMKL 144:00-standardin mukaisesti. Escherichia coli o -pitoisuus (E. Coli) määritettiin NMKL 125:96-standardin mukaisesti. Klostridipi- ™ 35 toisuus määritettiin NMKL 56:95-standardin mukaisesti.

13

Keksinnön avulla aikaansaadaan lannoitelain (2007) vaatimukset täyttävä lannoite jätelietteen oikeanlaisella käsittelyllä.

Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten oheisten piirustusten mukaiseen esimerkkiin, on selvää, ettei keksintö ole rajoittunut siihen, vaan 5 sitä voidaan muunnella monin tavoin oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

CO

δ

C\J

i

CVJ

o δ

X

cc

CL

CVJ

m o o

CVJ

Claims

1. Menetelmä lannoitteen tuottamiseksi jätelietteestä, jossa menetelmässä jätelietettä kuumennetaan tulistetulla höyryllä hygienisoinnin aikaansaamiseksi patogeenisten mikro-organismien tuhoamiseksi, tunnettu siitä, 5 että jätelietteen kuumennus suoritetaan siten, että: jäteliete, joka on jo biohajonnutta jätelietettä, kuumennetaan 60 -100 Celsius-asteen lämpötilaan 200 - 600 Celsius-asteisella tulistetulla höyryllä, joka on kaasuseos vesihöyrystä ja polttoaineen palamiskaasusta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jäteliete kuumennetaan 60 - 90 Celsius-asteen lämpötilaan

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jätelietettä käsitellään tulistetulla höyryllä 20 - 60 minuuttia.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 15 että jätelietettä käsitellään tulistetulla höyryllä 20 - 30 minuuttia.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tulistetulla höyryllä suoritettavan käsittelyn aikana menetelmässä seurataan ja ohjataan käsiteltävän jätelietteen kosteutta jätelietteen olennaisen kuivumisen estämiseksi.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tulistetulla höyryllä suoritettavan käsittelyn aikana menetelmässä seurataan ja ohjataan käsiteltävän jätelietteen kosteutta siten, että materiaalin kosteus muuttuu käsittelyssä korkeintaan +/- 2 % jätelietteen olennaisen kuivumisen estämiseksi.

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen menetelmä, tunnettu „ siitä, että tulistetulla höyryllä suoritettavan käsittelyn aikana ohjataan käsiteltä- δ vän jätelietteen kosteutta siten, että muutetaan tulistetun höyryn muodostamien sessa palokaasuun sekoitettavan veden määrää. 0

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, ° 30 tunnettu siitä, että tulistetulla höyryllä suoritettavan käsittelyn aikana me- £ netelmässä minimoidaan jätelietteen tuottaman typpeä sisältävän ammoniakin ^ tai muun typpiyhdisteen haihtumista kontrolloimalla kosteutta ja/tai lämpötilaa. 5)

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-8 mukainen menetelmä, § tunnettu siitä, että jäteliete kuumennetaan tulistetulla höyryllä, jonka läm- C\J 35 pötila on 300 - 600 Celsius-astetta.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jäte liete kuumennetaan tulistetulla höyryllä, jonka lämpötila on 300 - 400 Celsius-astetta.

11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käsiteltävä jäteliete on yhtä tai useampaa seuraa- 5 vista: yhdyskuntajäteliete, maatalousjäteliete, puhdistamojäteliete.

12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jätelietteen käsittely tulistetulla höyryllä suoritetaan höyrykäsittelylaitteistolla, joka käsittää tulistettua höyryä käyttämään järjestetyn ainakin yhden höyrykäsittely-yksikön, johon käsiteltävä materiaali tuodaan.

13. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-12 mukainen menetel mä, tunnettu siitä, että menetelmä suoritetaan höyrykäsittelylaitteistolla, joka käsittää tulistettua höyryä käyttämään järjestetyt ensimmäisen ja toisen höyrykäsittely-yksikön, ja että ensimmäisessä höyrykäsittely-yksikössä käsitelty materiaali siirretään toiseen höyrykäsittely-yksikköön.

14. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-13 mukainen menetel mä, tunnettu siitä, että tulistetulla vesihöyryllä suoritettava käsittely suoritetaan normaalissa ilmanpaineessa paineistamattomassa höyrykäsittely-yksikössä.

15. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-14 mukainen menetel- 20 mä, tunnettu siitä, että käsittely tulistetulla höyryllä suoritetaan jatkuva- luonteisena prosessina suljetun panos-luonteisen prosessin sijasta.

16. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jatkuva-luonteisessa prosessissa tulistetulla höyryllä käsittelyn aikana käsittelyyn tuodaan jätelietettä ja tulistetulla höyryllä käsittelystä poistetaan 25 jätelietettä.

17. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-16 mukainen menetel- 5 mä, tunnettu siitä, että tulistetulla höyryllä suoritetun käsittelyn jälkeen jä- C\J ^ telietteen uudelleen biohajoamisen aikana seurataan jätelietteen biohajoami- ° sen kypsyysastetta, δ X cc CL C\l m o o CM

18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jätelietteen uudelleen biohajoamisen kypsyysastetta seurataan mittaamalla jätelietteen kaasupäästöjä.

19. Patenttivaatimuksen 17 mukainen menetelmä, tunnettu 5 siitä, että jätelietteen uudelleen biohajoamisen kypsyysastetta seurataan mittaamalla jätelietteen hiilidioksidipäästöjä.

20. Patenttivaatimuksen 12 tai 16 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että jätelietteen uudelleen biohajoaminen tapahtuu ainakin pääasiallisesti muualla kuin jätelietteelle tulistetulla höyryllä kuumennuksen suorittaneessa höyrykäsittelylaitteessa.

21. Patenttivaatimuksen 20 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jätelietteen uudelleen biohajoaminen tapahtuu aumassa tai muussa kasassa tai muodossa, johon jäteliete on tulistetulla höyryllä käsittelyn suorittaneesta höyrykäsittely-yksiköstä viety.

22. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-21 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että uudelleen biohajoamisen kesto on välillä 1 - 3 kuukautta. CO δ C\J i CVJ o δ X cc CL CVJ m o o CVJ