FI123721B - Orgaanisen jätteen käsittely - Google Patents

Description

Orgaanisen jätteen käsittely

Ala

Keksintö liittyy yleisesti orgaanisen jätteen kuten lietteen käsittelyyn. Erityisemmin keksintö liittyy laitteistoon ja menetelmään orgaanisen jätteen kä-5 sittelemiseksi.

Tausta

Orgaanista jätettä kuten lietettä käytetään laajasti lannoitteena. Jäte kuitenkin usein hygienisoidaan ennen kuin sitä voidaan käyttää lannoitteena. Hygienisoinnin tarkoituksena on poistaa biojätteestä patogeenisiä mikro-10 organismeja ja siten parantaa biojätteen käytettävyyttä lannoitteena. Yleisiä hygienisointimenetelmiä ovat biojätteen kuumennus tai vaihtoehtoisesti biojätteen altistaminen luonnolliselle hygienisoinnille, jonka mukaisesti biojäte hajoaa ajan kuluessa. Molemmat tämäntyyppisistä hygienisoitiratkaisuista ovat monimutkaisia prosesseja ja vaativat useita erillisiä koneita ja välineitä, joista kukin 15 suorittaa tietyt hygienisoitiin tähtäävät prosessivaiheet. Tämä ei selvästikään ole optimaalinen ratkaisu hygienisoinnin suorittamiseksi. Näin ollen on tärkeää saada aikaan ratkaisu hygienisoinnin suorittamiseksi optimaalisemmalla tavalla.

Keksinnön lyhyt selostus 20 Keksinnön suoritusmuodoilla pyritään parantamaan orgaanisen jät teen hygienisointia.

Keksinnön erään aspektin mukaisesti saadaan aikaan patenttivaatimuksessa 1 määritelty laitteisto.

£2 Keksinnön erään aspektin mukaisesti saadaan aikaan patenttivaati- ° 25 muksessa 9 määritelty menetelmä.

i § Keksinnön suoritusmuotoja on määritelty epäitsenäisissä patentti- i c2 vaatimuksissa.

X

£ Kuvioluettelo § Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin viitaten O) g 30 suoritusmuotoihin ja oheisiin piirustuksiin, joista o kuvio 1 esittää laitteistoa orgaanisen jätteen hygienisoinnin avusta miseksi erään suoritusmuodon mukaisesti; kuvio 2 esittää erään suoritusmuodon mukaisen laitteiston ohjainta; 2 kuvio 3 esittää erään suoritusmuodon mukaista imutuuletinta; kuviot 4A ja 4B havainnollistavat suoritusmuotojen mukaisia esise-koituslaitteita; kuviot 5A ja 5B esittävät laitteistoa orgaanisen jätteen hygienisoin-5 nin avustamiseksi erään suoritusmuodon mukaisesti; ja kuvio 6 esittää menetelmää orgaanisen jätteen hygienisoinnin avustamiseksi erään suoritusmuodon mukaisesti.

Suoritusmuotojen selostus

Seuraavat soritusmuodot ovat esimerkinomaisia. Vaikka selitykses-10 sä voidaan useissa tekstin kohdissa viitata ’’erääseen”, ’’yhteen” tai ’’joihinkin” suoritusmuotoihin, tämä ei välttämättä tarkoita sitä, että kussakin viitataan samaan suoritusmuotoon/samoihin suoritusmuotoihin tai että jokin tietty piirre koskee vain jotain yksittäistä suoritusmuotoa. Eri suoritusmuotojen yksittäisiä piirteitä voi myös yhdistellä toisten suoritusmuotojen aikaansaamiseksi.

15 Orgaaninen jäte voi olla esimerkiksi lietettä. Liete voi olla yhtä tai useampaa seuraavista: yhdyskuntalietettä, maatalouslietettä, jätevesilietettä eli puhdistuslaitoslietettä. Liete, esimerkiksi kaupungin tai joltakin muulta alueelliselta jätevedenpuhdistuslaitokselta saatu liete, voi olla jo biologisesti hajotettua eli se on kertaalleen kompostoitu ja sitä voidaan käyttää lähtökohtana. Vaihto-20 ehtoisesti lähtöaineena voidaan käyttää maaduttamatonta orgaanista jätettä.

Kuten sanottu, orgaaninen jäte voi käsittää vedenpuhdistuslaitoksis-ta peräisin olevaa lietettä. Lietettä voidaan käyttää arvokkaana lannoitteena maanviljelysmaahan. Lietteen käyttöä maaperän lannoitteena rajoittavat kuitenkin yhtäältä lietteen koostumukseen liittyvä nykyinen ja paikallinen lainsää-25 däntö sekä toisaalta moraaliset velvoitteet olla aiheuttamatta kielteisiä ympäris-

CM

^ tövaikutuksia kuten hajuja. Lainsäädäntö voi vaatia esimerkiksi, että erilaisia ^ sairauksia aiheuttavat patogeeniset mikro-organismit tulee poistaa ennen kuin 9 lietettä voidaan käyttää lannoitteena. Kuten yllä on mainittu, tämäntyyppinen o hygienisointi saadaan usein aikaan kuumakäsittelyllä, jolla halutut tulokset c 30 saadaan suhteellisen nopeasti, esimerkiksi muutamassa tunnissa.

CL

Hygienisointi voi myös tapahtua orgaanisen jätteen kompostoinnin § tai biohajoamisen aikana. Toisin sanoen orgaaninen materiaali voidaan hajot- 9 taa aerobisesti hapella tai anaerobisesti ilman happea. Toisaalta kompostointi o w on biohajoamisprosessin tarkoituksellinen sovellus. Biologisen hajoamisen 35 mahdollistaa mikro-organismien läsnäolo orgaanisessa jätteessä ja se voi viedä kauan aikaa. Tästä syystä on edullista luoda parhaat mahdolliset olosuh- 3 teet, jotta orgaanisen jätteen biologinen hajoaminen nopeutuu ja tehostuu. ’’Tehokkuudella” tarkoitetaan tässä sitä, että lannoitteena käytettävä lopputuote käsittää edelleen hyödyllisiä ravinteita mutta ei patologisia mikro-organismeja.

Erään suoritusmuodon mukaisesti saadaan aikaan laitteisto or-5 gaanisen jätteen hygienisoinnin avustamiseksi. Kuvio 1 esittää vain ne elementit ja toiminnalliset kokonaisuudet, joita tarvitaan suoritusmuodon ymmärtämiseksi. Muut osat on jätetty pois yksinkertaisuuden vuoksi. Kuvion 1 laitteisto käsittää ainakin yhden vastaanottoyksikön 100, 102, joka on sovitettu vastaanottamaan orgaanista jätettä ja kiintoainetta. Eräässä suoritusmuodossa on 10 kaksi vastaanottoyksikköä 100 ja 102 sijoitettuna toistensa viereen eli vierekkäin. Tämä on edullista, jotta vastaanottoyksiköiden 100, 102 vaatima fyysinen tila olisi mahdollisimman pieni, mutta sallisi kuitenkin yksiköiden 100, 102 tehokkaan erottamisen ja materiaalien tehokkaan välittämisen eteenpäin yksiköistä 100, 102. Periaatteessa voi olla vain yksi vastaanottoyksikkö 100, joka 15 on jaettu kahteen erilliseen alayksikköön, jotka vastaanottavat eri materiaaleja kuten orgaanista jätettä ja kiintoainetta. Sijoittamalla vastaanottoyksiköt vierekkäin, jolloin vieri tarkoittaa samansuuntaisuutta materiaaliin liikkeen suunnan kanssa yksiköistä 100, 102 eteenpäin, minimoidaan tarvittava tila verrattuna tyypilliseen ratkaisuun, jossa yksiköt 100, 102 ovat päittäin, jolloin pää tarkoit-20 taa kohtisuoraa materiaalin liikkeen suuntaan nähden yksiköistä 100, 102 eteenpäin. Vastaanottoyksikkö 100, 102 voi olla siilo, säiliö tai mikä tahansa muu materiaalin säilyttämiseen soveltuva yksikkö. Se voi myös olla perävaunullinen rekka tai vastaava.

Kuitenkin yksinkertaisuuden vuoksi olettakaamme, että vastaanotto-25 yksikköjä 100 ja 102 on kaksi rinnakkain orgaanisen jätteen 105A ja vastaa-vasti kiintoaineen 105B vastaanottamista varten. Vaikka selitys käsittää kaksi 5 vastaanottoyksikköä 100, 102, tarvittaessa vastaanottoyksikköjä voi olla use-

(M

^ ampia. Näin voi olla silloin, kun kiintoaineeseen ja orgaaniseen jätteeseen se- ^ koitetaan kolmatta materiaalia. Jäte tai kiintoaine voidaan kuljettaa vastaanot- ° 30 toyksikköön 100,102 mistä tahansa sopivilla kuljetusvälineillä. Kuljetusvälineet | voivat olla esimerkiksi traktoreita, kuorma-autoja, perävaunuja jne. Edelleen σι materiaali voidaan syöttää vastaanottovälineeseen kuljettimella, esimerkiksi

CD

g ruuvi- tai hihnakuljettimella.

^ Erään suoritusmuodon mukaisesti kiintoaine on orgaanista. Tämä ^ 35 tarkoittaa sitä, että kiintoaine voi myös olla biologisesti hajoavaa ainesta. Esi merkkejä kiintoaineista, joita voidaan käyttää biologista hajoamista kiihdyttä- 4 vässä prosessissa, ovat ainakin yksi seuraavista: turve, sellu, sahanpuru, vi-herjäte, olki ja puumurska.

Prosessissa käytetyn orgaanisen jätteen kuiva-ainepitoisuus voi olla alle 30 %. Toisin sanoen orgaanisen jätteen kosteuspitoisuus voi olla 70 % tai 5 enemmän. Erään toisen suoritusmuodon mukaisesti orgaanisen jätteen kuiva-ainepitoisuus voi olla alle 10 %. Erään suoritusmuodon mukaisesti orgaaninen jäte on lietettä, biojätettä tai käymisjätettä. Liete voi koostua jätevedestä erotetuista kiintoaineista. Tämäntyyppinen liete sisältää usein vettä kiintohiukkasten välissä, mikä tekee siitä vaikean käsitellä biologista hajoamista varten. Tästä 10 syystä lietteeseen yleensä sekoitetaan tietty määrä kiintoainetta, jotta lietteestä tulee helpompi käsitellä.

Vastaanottoyksiköistä 100 ja 102 materiaalit voidaan johtaa eteenpäin ainakin yhden ruuvikuljettimen 104A, 104B kautta. Toisin sanoen kullakin vastaanottoyksiköllä 100 ja 102 voi olla ainakin yksi ruuvikuljetin 104A, 104B 15 materiaalin kuljettamiseksi vastaanottoyksiköiltä 100,102 eteenpäin. Ruuvikul-jettimien 104A, 104B käyttö on edullista, koska ruuvikuljetin vie vain vähän tilaa ja sitä on helppo käsitellä. Ruuvikuljettimen käytön vielä eräs etu on siinä, että se on helppo sulkea niin, että ruuvikuljettimet 104A ja 104B ovat suljettuja elementtejä. Lisäksi kunkin ruuvikuljettimen 104A, 104B pyörimisnopeutta voi-20 daan säätää yksitellen.

Erään suoritusmuodon mukaan, kuten kuvioissa 1 ja 2 on esitetty, laitteisto voi käsittää ohjausyksikön 114, joka voi ohjata ainakin yhden ruuvikuljettimen 104A, 104B pyörimisnopeutta niin, että orgaanista jätettä 105Aja kiintoainetta 105B kuljetetaan eteenpäin ennalta määritetyissä keskinäisissä suh-25 teissä. Toisin sanoen, jos ruuvikuljetin 104A pyörii nopeammin kuin ruuvikulje-tin 104B, vastaanottoyksiköltä 100 saatu materiaalimäärä on suurempi kuin o vastaanottoyksiköltä 102 saatu materiaalimäärä.

CVJ

^ Eräässä suoritusmuodossa ohjain 114 voi ohjata ruuvikuljetinten

^ 104A, 104B nopeuksia niin, että yhteen sekoitettavien orgaanisen jätteen 105A

° 30 ja orgaanisen kiintoaineen 105B ennalta määritetyt keskinäiset suhteet ovat | sellaiset, että saatavan orgaanisen seoksen 107 kuiva-ainepitoisuus on 50 ja σ> 60 prosentin välillä. Näin ollen, kun tiedetään orgaanisen jätteen 105A alkupe- <y> g räinen kuiva-ainepitoisuus, orgaanisen seoksen 107 ennalta määritetty kuiva- ? ainepitoisuus saadaan sopivasti sekoittamalla lähtöaineita oikeissa suhteissa.

^ 35 Erään suoritusmuodon mukaisesti biologisen hajoamisen prosessi paranee merkittävästi, kun tuloksena olevan orgaanisen seoksen kuiva-ainepitoisuus on 5 50-60 %. Erään toisen suoritusmuodon mukaisesti biologisen hajoamisen kesto lyhenee merkittävästi, kun orgaanisen seoksen kuiva-ainepitoisuus on 54-56 %. Eräässä suoritusmuodossa ohjain 114 voi ohjata ruuvikuljetinten 104A, 104B nopeuksia niin, että yhteen sekoitettavien orgaanisen jätteen 105A ja 5 orgaanisen kiintoaineen 105B ennalta määritetyt keskinäiset suhteet ovat sellaiset, että tuloksena saatavan orgaanisen seoksen 107 kuiva-ainepitoisuus on 54-56 %.

Eräässä suoritusmuodossa orgaanisen jätteen 105A ja orgaanisen kiintoaineen 105B sekoitus voidaan suorittaa esisekoituslaitteella 400, kuten 10 kuviossa 4A on esitetty. Esisekoituslaite 400 voi murskata vastaanottoyksiköiltä 100, 102 tulevien orgaanisen jätteen 105A ja orgaanisen kiintoaineen 105B partikkeleita ennalta määritettyyn maksimikokoon ja siten nopeuttaa hy-gienisointia. Nopeutuminen johtuu siitä, että esisekoituslaite 400 pienentää partikkeleiden kokoaja siten lisää seoksen 107 pinta-alaa. Lisäksi orgaaninen 15 seos 107 tulee kevyemmäksi esisekoituslaitteessa 400. Seoksen keveys tarkoittaa sitä, että seos on sisäisesti tilava, toisin sanoen ei paineistettu tai kompressoitu. Esisekoituslaitteen 400 jälkeen myös sekoittimen 106 (selostetaan jäljempänä) on helpompi toimia, joten sekoitin 106 kuluttaa vähemmän energiaa toimintoihinsa.

20 Esisekoituslaite 400 voi olla vaakatasoinen esisekoitin 400, kun or gaaninen jäte 105A ja orgaaninen kiintoaine 105B tulevat esisekoituslaittee-seen 400 olennaisesti samanaikaisesti olennaisesti vertikaalisesta suunnasta 402. Katsottaessa esisekoituslaitetta 400 ylhäältä päin (nuolen 402 suunnasta) esisekoituslaite 400 voi näyttää sellaiselta kuin kuviossa 4B. Kuvion 4B mukai-25 nen potkuri- tai siipityyppinen vaakatasoinen esisekoitin 400 voi pyöriä jopa noin 600 kierrosta minuutissa, joskin tulee huomata, että pyörimisnopeutta voi-5 daan kontrolloida ohjaimella 104 (vaikka sitä ei ole esitetty kuvioissa 4A/4B).

C\J

^ Esisekoituslaitteen 400 käyttö ei kuitenkaan ole pakollista. Kuten ^ kuviossa 1 on esitetty, mitään esisekoituslaitetta ei ole, vaan ainoastaan sekoi- ° 30 tin 106 orgaanisen jätteen 105Aja kiintoaineen 105B sekoittamiseksi. Sekoitin £ 106 voi sitten sekoittaa orgaanisen jätteen 105A ja orgaanisen kiintoaineen σ> 105B yhteen orgaaniseksi seokseksi 107. Sekoitinta 106 voidaan kutsua myös o> g homogenointikammioksi, koska se homogenoi materiaalin sekoittimen 106 si-

O

£ säilä. Homogenoitunut rakenne tarkoittaa sitä, että riippumatta siitä, mistä koh- ^ 35 taa orgaanista seosta 107 näyte otetaan, näytteessä on olennaisesti saman laiset ominaisuudet.

6

Sekoitin 106 voi olla ruuvikuljetin 300, kuten kuviossa 3 on esitetty. Ruuvikuljettimen 300 käyttö on edullista, koska sen rakenne on saumaton, käyttö on helppoa ja se vie vähän tilaa. Kuten yllä on todettu, ruuvikuljetin voi olla suljettu elementti niin, että ruuvikuljettimen 300 sisällä olevat materiaalit tai 5 kaasut eivät voi vuotaa ulos. Ruuvikuljetin 300 voidaan pysäyttää helposti joko tilapäisesti tai pysyvästi ilman ruuvikuljettimesta 300 tapahtuvia materiaali- tai kaasuvuotoja.

Ruuvikuljetin 300 voi murskata hiukkaset ruuvin liikkeellä. Näin ollen säätämällä ruuvin 304 pyörimisnopeutta ruuvikuljettimen 300 pituusakselin 302 10 ympäri voidaan määrittää hiukkasten sallittu enimmäiskoko. Myös ruuvin 304 muoto vaikuttaa hiukkasten sallittuun kokoon. Toisin sanoen käyttämällä ruuvia 304, jonka ruuvikierre on tiheä, voidaan hiukkasten sallittua enimmäiskokoa pienentää. Lisäksi erään suoritusmuodon mukaisesti ruuvikuljettimen yhdessä päässä voi olla verkkomainen seinämä niin, että ruuvikuljetin 300 pakottaa ma-15 teriaalin tämän verkkomaisen seinämän läpi. Verkkomaisen seinämän reikiä voidaan säätää ennalta määritetyn enimmäishiukkaskoon aikaan saamiseksi. Tekijöitä, jotka vaikuttavat tarpeeseen säätää sallittua enimmäishiukkaskokoa, voivat olla ainakin yksi seuraavista: käytetyn orgaanisen jätteen ja käytetyn kiintoaineen ominaisuudet, ja orgaanisen seoksen jonkin jatkokäsittelyn omi-20 naisuudet. Toisin sanoen, kun kiintoaine käsittää esimerkiksi puukappaleita, puupartikkeleiden kokoa voi olla tarpeen pienentää ennen kuin ainesosia manipuloidaan lisää.

Katsotaanpa vielä kuviota 1, jossa erään suoritusmuodon mukaan ohjain 114 voi valita, altistetaanko orgaaninen seos 107 sekoittimessa 106 il-25 mastukselle homogenoidun ja sisäisesti hapekkaan orgaanisen seoksen 107 aikaansaamiseksi, jolloin orgaanisen seoksen 107 hygienisointi nopeutuu, vai o kuumakäsittelylle, jossa kuumakäsittely hygienisoi orgaanisen seoksen 107, C\1 ^ vai eikö altisteta ilmastukselle eikä kuumakäsittelylle. Ohjain 114 voidaan siten ° ymmärtää valintayksiköksi tätä tarkoitusta varten. Sekoitin 106 voi sitten altis- ° 30 taa orgaanisen seoksen 107 joka ilmastukselle tai kuumakäsittelylle valinnan | perusteella. Toisin sanoen sekoitin 106 voi altistaa orgaanisen seoksen 107 co valinnaisesti ilmastukselle 110 tai kuumakäsittelylle 112 tai ei ilmastukselle 05 g eikä kuumakäsittelylle.

° Tätä varten erään suoritusmuodon mukaisesti sekoitin 106 voi käsit-

O

^ 35 tää syöttövälineen 116 ilman päästämiseksi ilmastusyksiköstä 110 tai lämmön päästämiseksi kuumakäsittely-yksiköstä 112 sekoittimeen 106. Syöttöväline 7 116 voi olla suljettava putki, aukko tai mikä tahansa elementti, joka pystyy siirtämään ilman tai lämmön ilmastusyksiköstä 110 tai vastaavasti kuumakäsitte-ly-yksiköstä 112 sekoittimeen 116. Syöttövälineitä 116 voi olla useita sijoitettuna sekoitinta 106 pitkin niin, että ilma tai lämpö siirtyy tasaisesti sekoittimeen 5 106.

Eräässä suoritusmuodossa laitteisto käsittää ilmastusyksikön 110 ja kuumakäsittely-yksikön 112 niin, että mitään syöttövälineitä 116 ei tarvita. Sellaisessa tapauksessa ilmastusyksikkö 110 ja kuumakäsittely-yksikkö 112 on liitetty suoraan sekoittimeen 106 tuottamaan ilmaa ja vastaavasti lämpöä se-10 koittimeen 106.

Laitteisto voi olla sovitettu valitsemaan, kumpaa kahdesta menetelmästä noudatetaan, koska yksi ja sama laitteisto kykenee suorittamaan molemmat hygienisointimenetelmät. Vaihtoehtoisesti kumpaakaan hygienisointi-menetelmää ei ole tarkoitus suorittaa. Tästä syystä ohjain 114 voi olla liitetty 15 ilmastusyksikköön 110 ja kuumakäsittely-yksikköön 112 niin, että käyttäjä voi ohjata molempien yksiköiden 110 ja 112 toimintoja. Ohjainta 114 voidaan käskeä esimerkiksi suorittamaan ilmastusprosessi ilmastusyksiköllä 110 tai suorittamaan kuumakäsittely kuumakäsittely-yksiköllä 112.

Vaihtoehtoisesti erään suoritusmuodon mukaan sekoittimessa 106 20 olevaa orgaanista seosta 107 ei altisteta ilmastukselle eikä kuumakäsittelylle. Toisin sanoen ohjain 114 voi valita, että orgaanista seosta 107 ei altisteta ilmastukselle eikä kuumakäsittelylle. Ohjain 114 voi siten käskeä ilmastusyksik-köä 110 ja kuumakäsittely-yksikköä olla syöttämättä ilmaa tai vastaavasti lämpöä sekoittimeen 106. Tämä voi olla edullista silloin, kun on tarpeen ainoas-25 taan sekoittaa materiaalit. Toisin sanoen, jos orgaaninen jäte 105A on jo hy-gienisoitu ja valmista käytettäväksi lannoitteena, mutta orgaanista jätettä 105A o tarvitsee kuivata käyttämällä hygienisoitua orgaanista kiintoainetta 105B, silloin

CVJ

^ tarvitaan ainoastaan sekoittimen 106 sekoitustoimintoa, ja ilmastuksen tai ^ kuumakäsittelyn käyttö voidaan jättää pois.

° 30 Joko ilmastukselle tai kuumakäsittelylle altistettava orgaaninen seos | 107 voidaan syöttää sekoittimeen 106, jos siinä on esisekoituslaite 400, tai σ, orgaaninen seos 400 voidaan aikaansaada sekoittimessa 106, kun sekoitin

CD

g 106 on ainoa elementti, joka sekoittaa orgaanista jätettä 105A ja orgaanista ? kiintoainetta 105B yhteen.

^ 35 Ilmastus voidaan suorittaa homogenoidun ja sisältä hapekkaan or gaanisen seoksen 107 aikaansaamiseksi, jolloin orgaanisen seoksen hygieni- 8 sointi nopeutuu. Siten orgaaninen seos 107 on kevyttä sen jälkeen, kun ilma on vaikuttanut siihen sekoittimessa 106. Kun ilmastusyksikkö 110 syöttää esimerkiksi ilmaa sekoittimeen 106, tilavaan orgaaniseen seokseen 107 tuleva ilma hapettaa sisältä sekoittimessa 106 olevan seoksen 107. Sen jälkeen or-5 gaaninen seos 107 voi käsittää tietyn tilavuusprosenttimäärän happea. Tilava, homogenoitu ja sisältä hapekas orgaaninen seos 107 on siten rakenteeltaan optimaalinen tehokasta biohajoamista ja hygienisointia varten. Biohajoamisen tehoa voidaan vielä lisätä säätämällä orgaanisen seoksen 107 kuiva-ainepitoisuus ennalta määriteltyihin rajoihin kuten 50 - 60 prosenttiin. Tämä 10 mahdollistaa tehokkaan hygienisoinnin 2 - 3 kuukauden biohajoamisen kuluessa.

Ilmastusyksikkö voi olla ilmakompressori tai vastaava rakenne, joka kykenee tuottamaan ilmaa.

Kuumakäsittely toisaalta hygienisoi orgaanisen seoksen niin, että 15 mitään muuta biologista hajoamista ei tarvita sen jälkeen, kun seos 107 poistuu laitteistosta. Toisin sanoen hygienisoinnin suhteen orgaaninen seos 107 on sekoittimen 106 jälkeen valmista käytettäväksi esimerkiksi lannoitteena. Eräässä suoritusmuodossa kuumakäsittely suoritetaan siten, että orgaaninen seos 107 kuumennetaan kuumalla ilmalla tai höyryllä esimerkiksi 60- 100 cel-20 siusasteen lämpötilaan.

Eräässä suoritusmuodossa kuumakäsittely suoritetaan siten, että ylikuumennettua höyryä johdetaan sekoittimessa 106 olevaan orgaaniseen seokseen 107. Ylikuumennetun höyryn tuottamiseksi kuumakäsittely-yksikkö 112 voi olla ylikuumennetun höyryn tuotantoyksikkö, joka syöttövälineen 116, 25 kuten putken, avulla johtaa ylikuumennetun höyryn sekoittimeen 106 ja sekoit-timessa 106 olevaan orgaaniseen seokseen 107. Ylikuumennettu höyry voi 5 olla vesihöyrystä ja polttoaineen palokaasusta aikaansaatu kaasuseos. Poltto-

(M

^ aine, joka tuottaa tarvittavan palokaasun, voi olla esimerkiksi kevyttä polttoöl- 9 jyä.

(M

° 30 Kuumakäsittelyllä voidaan saavuttaa hygienisointi patogeenisten | organismien tuhoamiseksi. Orgaaninen seos 107 voidaan kuumentaa 60 -100 o. celsiusasteen lämpötilaan ylikuumennetulla höyryllä, jonka lämpötila on 200 - O) g 600 celsiusastetta, liukoisen hiilen määrän lisäämiseksi orgaanisessa seok- ? sessa 107. Kuten sanottu, kuumennuksessa käytetyn ylikuumennetun höyryn ^ 35 lämpötila voi olla 200:n ja 600:n celsiusasteen välillä. Hakijan havaintojen mu kaan 300 - 600 celsiusasteen ja erityisesti 300 - 400 celsiusasteen lämpötila- 9 alue on lopputuotteen (lannoitteen) ominaisuuksien ja lämpötalouden kannalta erityisen sopiva. Orgaanista seosta 107 voidaan kuumakäsitellä ylikuumenne-tulla höyryllä 20 - 60 minuutin ajan. Eräässä suoritusmuodossa kuumakäsittely kestää 20 - 30 minuuttia.

5 Kuumakäsittelyn eräänä tavoitteena voi olla tappaa materiaalissa olevat patogeeniset organismit samalla, kun tarkoituksellisesti säilytetään organismit, jotka ovat edullisia mahdolliselle lisäbiohajoamiselle ja lannoitteelle. Ylikuumennetulla höyryllä suoritetussa hygienisointikäsittelyssä puhdistettava materiaali kuumennetaan 60-100 celsiusasteen lämpötilaan, mikä on riittävän 10 korkea tappamaan patogeenisiä organismeja, mutta riittävän alhainen estämään puhdistettavan materiaalin sterilointi. Kuumakäsittely voi lisäksi auttaa tuhoamaan rehukasvinsiemeniä. Tämä on erityisen edullista, kun orgaanista seosta 107 käytetään lannoitteena suoraan sen jälkeen, kun materiaali tulee ulos laitteistosta.

15 Ohjain 114 voi harkita kutakin vaihtoehtoa ennen kuin päättää, suo- ritetaanko ilmastus, kuumakäsittely vai ei kumpaakaan niistä. Valinta sen suhteen, mikä menetelmä suoritetaan, vai eikö suoriteta mitään menetelmistä, voi perustua esimerkiksi lähtömateriaalien 105Aja 105B kosteuspitoisuuteen, tuloksena saatavan orgaanisen seoksen 107 käyttötarkoitukseen, hygienisointi-20 prosessin haluttuun ajalliseen tehokkuuteen tai lopputuotteelle käytössä olevaan tilaan. Jos lähtömateriaali on hyvin kosteaa, voi olla tarvetta suorittaa kuumakäsittely saatavan orgaanisen seoksen 107 kuivattamiseksi. Jos orgaanista seosta 107 on tarkoitus käyttää lannoitteena niin pian kuin mahdollista, kuumakäsittely voi olla käyttökelpoinen. Toisaalta, jos ajallinen tehokkuus ei 25 ole tärkeää, voi olla hyödyllistä ja kustannustehokasta suorittaa ilmastus kuu-makäsittelyn sijaan. Ilmastuksen jälkeen orgaanisen seoksen 107 voi olla tar-o peen hajota biologisesti kahdesta kolmeen kuukautta, jona aikana orgaaninen

CM

^ seos 107 voi tarvita säilytystilaa. Säilytystilan puuttuessa voi olla edullista suo- ° rittaa kuumennusprosessi niin, että orgaaninen seos 107 voi olla valmista lop- ° 30 pukäyttäjän käytettäväksi.

| Laitteisto voi edelleen käsittää poistoputken 108 orgaanisen seok- ct> sen 107 johtamiseksi joko aerobiseen biohajotukseen tai loppukäyttäjälle. Toi- cn g sin sanoen, orgaaninen seos 107, joka on altistettu ilmastukselle sekoittimessa ^ 106, voidaan johtaa sopivaan biohajoamislaitokseen. Biohajoamisaika voi riip- ^ 35 pua esimerkiksi orgaanisen seoksen kosteuspitoisuudesta. Eräässä suoritus muodossa biohajoamisaika on kahdesta kolmeen kuukautta. Biohajoamisen 10 jälkeen orgaaninen seos 107 on hygienisoitu ja valmis käytettäväksi esimerkiksi lannoitteena. Toisaalta, jos kuumakäsittely sekoittimessa 106 on vaikuttanut orgaaniseen seokseen 107, orgaaninen seos on jo hygienisoitu sekoittimessa 106 ja saatu orgaaninen seos 107 voidaan välittää loppukäyttäjälle suoraan 5 käytettäväksi esimerkiksi lannoitteena. Poistoputki 108 voi olla esimerkiksi se-koittimena 106 toimivan ruuvikuljettimen päässä oleva reikä tai erillinen kulje-tinrakenne, kuten hihnakuljetin. Siten seoksen poistoaukko 108 on ainoa paikka, mistä laitteiston sisällä oleva materiaali poistuu laitteistosta.

Poistoputki 108 voi olla osa sekoitinta 106. Toisin sanoen poistoput-10 ki 108 voidaan toteuttaa sekoittimen 106 päähän. Tämä on edullista tilan säästämiseksi.

Eräässä suoritusmuodossa laitteisto voi edelleen käsittää imutuulet-timen 306, kuten kuviossa 3 on esitetty. Imutuuletin 306 voi olla orgaanisen seoksen 107 saattamiseksi imuvaikutuksen alaiseksi epätoivottavien kaasujen 15 308 erottamiseksi orgaanisesta seoksesta 107. Toisin sanoen erityisesti silloin, kun suoritetaan kuumakäsittely, imutuuletinta 306 voidaan käyttää poistamaan kuumennuksesta johtuvat epätoivottavat kaasut 308. Poistokaasuauk-koa 310 voidaan käyttää johtamaan poistetut kaasut 308 ulos laitteistosta. Poistettavat epätoivottavat kaasut voivat olla esimerkiksi hajuja. Aukko 310 voi 20 olla putki, reikä tai mikä tahansa siirtoväline, joka mahdollistaa kaasujen poiston. Imutuuletin 306 voi olla imuri tai mikä tahansa elementti, joka kykenee synnyttämään alipaineen, mikä mahdollistaa imuvaikutuksen. Poistokaasuauk-ko 310 voi olla osa sekoitinta 106. Toisin sanoen poistokaasuaukko 310 voidaan toteuttaa sekoittimen 106 päähän. Tämä on edullista tilan säästämiseksi. 25 Imutuulettimen 306 tarkoituksena on siis tuottaa orgaaniseen seok- seen 107 alipaine niin, että orgaanisesta seoksesta 107 leijuvat kaasut 308 0 ja/tai hajut 308 poistuvat orgaanisesta seoksesta 107 ennen kuin orgaaninen

CM

^ seos 107 välitetään loppukäyttäjälle. Samoin silloin, kun tapahtuu ilmastus, ^ imutuuletinta 306 voidaan käyttää poistamaan ainakin osa epätoivottavista ° 30 kaasuista 308 orgaanisesta seoksesta 107 ennen kuin orgaanisen seoksen £ 107 annetaan biohajota.

05 Poistettuja kaasuja 308 voidaan käsitellä erillisessä yksikössä. Eril- 01 g linen yksikkö voi auttaa pääsemään eroon kaasujen 308 hajuista ennen kuin

O

5 kaasu päästetään esimerkiksi ympärillä olevaan ympäristöön. Erillinen käsitte- ^ 35 ly-yksikkö voi käsitellä kaasuja esimerkiksi mekaanisesti tai kemiallisesti. Kos ka sekoitin 106 sen ollessa ruuvikuljetin ei ole täysin ontto, tuotetun alipaineen 11 ei tarvitse olla kovin korkea imuvaikutuksen aikaansaamiseksi sekoittimen 106 sisällä.

Eräässä suoritusmuodossa imutuuletin 306 on toteutettu sekoittimen 106 yhteydessä imuvaikutuksen synnyttämiseksi sekoittimeen 106 kaut-5 taaltaan. Tämä näkyy kuviosta 3, missä imutuuletin 306 synnyttää sekoittimeen 106 vaikuttavan alipaineen sekoittimessa 106 syntyvien kaasujen poistamiseksi. On edullista, että kaasut voidaan poistaa silloin, kun niitä ilmenee esimerkiksi sekoittimessa 106 tapahtuvan kuumakäsittelyn seurauksena.

Eräässä suoritusmuodossa kuvion 1 laitteisto on integroitu yhdeksi 10 suljetuksi rakenteelliseksi kokonaisuudeksi. Toisin sanoen laitteisto on yksi yhtenäinen, suljettu rakenteellinen kokonaisuus. Eli sen sijaan, että vastaanottoyksikköinä 100, 102, sekoittimena 106 ja poistoputkena 108 olisi erillisiä yksiköitä, jotka kaikki olisi käytettäessä kytketty toisiinsa, yksiköt 100, 102, 106 ja 108 voidaan integroida yhdeksi suljetuksi rakenne-elementiksi. Yksi yhtenäi-15 nen kokonaisuus voi siis olla suljettu niin, että kun materiaali tulee vastaanot-toyksiköihin 100, 102, materiaalia prosessoidaan suljetusti (tiiviisti) laitteiston sisällä, kunnes tuloksena syntyvä orgaaninen seos 107 tulee ulos laitteistosta poistoputkesta 108. Tämä on edullista siksi, että laitteistossa orgaanisesta seoksesta 107 syntyviä kaasuja voidaan ehkäistä helpommin, kuin jos yksiköt 20 100, 102,106 ja 108 olisivat erillisiä elementtejä. Kun yksiköt 100, 102, 106 ja 108 ovat erillisiä elementtejä, yksiköiden 100, 102, 106 ja 108 välisiä liitoskohtia on vaikea tehdä saumattomiksi niin, että laitteistosta ei pääse vuotamaan mitään kaasuja.

Yhtenäisen laitteiston kompakti koko on mahdollisesti laitteiston eri 25 piirteiden ansiota. Ensinnäkin se, että sijoitetaan vastaanottoyksiköt 100, 102 rinnakkain eikä päittäin, auttaa säästämään laitteiston tarvitsemaa tilaa, kuten 5 aiemmin on selostettu.

CV

^ Toiseksi laitteiston vaatiman pienen tilan tekee mahdolliseksi se, et- ^ tä sekoittimena 106 on ruuvikuljetin rumpumaisen elementin sijasta. Ruuvikul- ° 30 jetin sekoittimena 106 voi lisäksi kyetä suorittamaan joko ilmastusta tai kuuma- £ käsittelyä. Ruuvikuljetin on myös helpompi käsitellä ja sulkea kuin rumpumai- ct> nen sekoitin. Koska ruuvikuljetin on suljettu, se voidaan tilapäisesti pysäyttää σ> g ilman, että epätoivottavia kaasuja 308 kuten hajuja pääsee (karkaa) ulos. Kaa- 2 sut 308 voivat poistua vain poistokaasuaukon 310 kautta imutuuletinta 306 ^ 35 käyttäen. Tyypillisessä rumpumaisessa sekoittimessa kaasut voivat suhteelli sen helposti päästä ulos rummun vuotokohtien kautta. Koska rumpu on merkit- 12 tävästi vaikeampi tiivistää, vuotoja voi tulla helposti. Sekoittimen 106 pysäyttäminen antaa kaasujen 308 poistamiselle enemmän aikaa imutuulettimen 306 avulla. Jos sekoitinta 106 ei voisi pysäyttää, sekoittimen 106 suhteellisen lyhyt pituus voi johtaa siihen, että epätoivotut kaasut 308 eivät ole täysin poistuneet 5 ennen kuin orgaaninen seos 107 tulee ulos seosaukosta 108.

Kolmanneksi laitteiston vaatiman pienen tilan tekee mahdolliseksi se, että seosaukko 108 on sekoittimen 106 päässä, edullisesti osana sekoitinta 106.

Kuviossa 5A yhtenäinen laitteisto on esitetty sivukuvana, kun taas 10 kuviossa 5B yhtenäinen laitteisto näkyy ylhäältä päin. Samoja viitenumerolta kuin kuvioissa 1 - 4 käytetään myös kuviossa 5. Lisäksi viitenumeroa 500 käytetään osoittamaan kaasuja, jotka poistuvat laitteistosta poistokaasuaukosta 310, ja viitenumeroja 502 ja 504 käytetään osoittamaan ilmastuksessa käytettyä ilmaa ja vastaavasti kuumakäsittelyssä käytettyä lämpöä. Kuten kuviossa 5 15 näkyy, yksi yhtenäinen rakenteellinen laite voi käsittää myös esisekoituslait-teen 400. Vertikaalisesti päällekkäiset esisekoituslaite 400 ja ruuvikuljettimet 104A ja 104B auttavat säästämään laitteiston tarvitsemaa tilaa. Kuviosta 5 näkyy myös, että syöttövälineet 116 ovat erään suoritusmuodon mukaisesti suljettuja putkia 506A - 506N sekoittimen 106 sivulla, jolloin ne mahdollistavat 20 sekoittimen 106 sisällä olevan orgaanisen seoksen 107 tasaisen altistumisen ilmalle tai lämmölle. Käytettävä imutuuletin voidaan toteuttaa sekoittimen 106 sisällä.

Laitteiston fyysiset mitat voivat olla seuraavanlaisia: pituus on noin 20 metriä, korkeus on noin 4,4 metriä ja leveys on noin 3,4 metriä. Kuvion 5 25 mukaisen laitteiston paino voi olla noin 30 tonnia.

Kuviossa 5 esitetyn laitteiston pieni ja kompakti koko on edullinen o siinä, että valmistus- ja kuljetuskustannukset ovat merkittävästi alhaisemmat.

c\i ^ Kompaktin koon takia laitteisto voidaan esimerkiksi kuljettaa yhdessä puolipe- ^ rävaunussa. Lisäksi kunnossapitokustannukset ovat alhaisemmat, koska pie- ° 30 nempi määrä liitoskohtia ja elementtejä kuluu käytössä ja altistuu toimintahäiri- | öille. Itse ylläpitokin on helpompaa. Koska laitteisto on yksi kokonaisuus, se on σ, valmis käytettäväksi heti. Verrattuna ratkaisuihin, missä laitteiston kukin yksik ön g kö voi olla erillinen, erilliset yksiköt täytyy liittää toisiinsa ennen käyttöä. Erillis- 2 ten yksiköiden liittäminen voi johtaa vuotoihin ja ympäristölle haitallisia kaasuja ^ 35 voi vuottaa ulos noista vuotokohdista. Siten yhden yhtenäisen rakenteellisen kokonaisuuden käyttäminen on edullista.

13

Erään suoritusmuodon mukaisesti kuvion 5 laitteisto voi käsittää ainakin yhden vastaanottovälineen orgaanisen kiintoaineen ja orgaanisen jätteen vastaanottamiseksi, sekoitusvälineen orgaanisen jätteen ja orgaanisen kiintoaineen sekoittamiseksi yhteen orgaaniseksi seokseksi, valintavälineen 5 valitsemaan, altistetaanko orgaaninen seos sekoitusvälineessä joko: ilmastukselle homogenoidun ja sisäisesti hapekkaan orgaanisen seoksen aikaansaamiseksi, jolloin orgaanisen seoksen hygienisointi nopeutuu, vai kuumakäsitte-lylle, jossa kuumakäsittely hygienisoi orgaanisen seoksen, vai eikö altisteta ilmastukselle eikä kuumakäsittelylle. Sekoitusväline voi sitten altistaa orgaani-10 sen seoksen joko ilmastukselle tai kuumakäsittelylle, tai ei ilmastukselle eikä kuumakäsittelylle, valinnan perusteella. Laitteisto voi edelleen käsittää syöttö-välineen orgaanisen seoksen johtamiseksi joko aerobiseen biohajotukseen tai loppukäyttäjälle.

Kuvio 6 esittää menetelmää orgaanisen jätteen hygienisoinnin avus-15 tamiseksi. Menetelmä alkaa vaiheessa 600. Menetelmä käsittää, että vaiheessa 602 vastaanotetaan orgaanista kiintoainetta ja orgaanista jätettä, vaiheessa 604 sekoitetaan orgaaninen jäte ja orgaaninen kiintoaine yhteen orgaaniseksi seokseksi, vaiheessa 606 valitaan, altistetaanko orgaaninen seos sekoitusvälineessä ilmastukselle homogenoidun ja sisäisesti hapekkaan orgaanisen seok-20 sen aikaansaamiseksi, jolloin orgaanisen seoksen hygienisointi nopeutuu, vai kuumakäsittelylle, jossa kuumakäsittely hygienisoi orgaanisen seoksen, vai eikö altisteta ilmastukselle eikä kuumakäsittelylle. Menetelmä voi edelleen käsittää, että vaiheessa 608 altistetaan orgaaninen seos ilmastukselle tai kuuma-käsittelylle, tai ei altisteta ilmastukselle eikä kuumakäsittelylle, valinnan perus-25 teella, ja siten suoritetaan ilmastus tai kuumakäsittely. Menetelmä voi myös käsittää, että vaiheessa 610 johdetaan (toimitetaan) orgaaninen seos joko ae-o robiseen biohajotukseen tai loppukäyttäjälle. Menetelmä päättyy vaiheessa

CM

CM 612· ^ Vaikka keksintöä on edellä kuvattu oheisten piirustusten mukaiseen ° 30 esimerkkiin viitaten, on selvää, että keksintöä ei ole rajoitettu siihen vaan sitä | voidaan muunnella monin tavoin oheisten patenttivaatimusten puitteissa. Alan 05 ammattilaiselle on myös selvää, että kuvattuja suoritusmuotoja voidaan, mutta 05 g niitä ei tarvitse, yhdistellä muiden suoritusmuotojen kanssa monin eri tavoin, o δ

CM

Claims (9)

1. Laitteisto orgaanisen jätteen (105A) hygienisoinnin parantamiseksi, joka laitteisto käsittää: 5 ainakin yhden vastaanottoyksikön (100, 102), joka on sovitettu vas taanottamaan orgaanista kiintoainetta (105B) ja orgaanista jätettä (105A), sekä sekoittimen (106), joka on sovitettu sekoittamaan orgaaninen jäte (105A) ja orgaaninen kiintoaine (105B) yhteen orgaaniseksi seokseksi (107), tunnettu siitä, että laitteisto käsittää myös ohjaimen 10 (114), joka on sovitettu valitsemaan, altistetaanko orgaaninen seos (107) se- koittimessa (106): ilmastukselle homogenoidun ja sisältä hapekkaan orgaanisen seoksen (107) aikaansaamiseksi, jolloin orgaanisen seoksen (107) hygienisointi nopeutuu, vai 15 kuumakäsittelylle, jossa kuumakäsittely hygienisoi orgaanisen seok sen (107); ja sekoitin (106) on edelleen sovitettu altistamaan orgaaninen seos (107) ilmastukselle tai kuumakäsittelylle valinnan perusteella; ja laitteisto käsittää edelleen: 20 poistoputken (108), joka on sovitettu johtamaan orgaaninen seos (107) joko aerobiseen biohajotukseen tai loppukäyttäjälle.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, jossa orgaaninen jäte CO 5 (105A) on lietettä ja kiintoaine (105B) on ainakin yhtä seuraavista: turve, sellu, C\J ^ 25 sahanpuru, viherjäte, olki ja puumurska. o i CO

3. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 2 mukainen laitteisto, jossa sekoi- CC tin (106) käsittää myös: o g syöttövälineen (116) ilmastusyksikön tuottaman ilman tai kuumakä- LO ° 30 sittely-yksikön tuottaman lämmön päästämiseksi sekoittimeen (106). o C\J

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 3 mukainen laitteisto, jossa laitteisto käsittää myös: ainakin yhden ruuvikuljettimen (104A, 104B), joka on sovitettu kuljettamaan orgaaninen jäte (105A) ja orgaaninen kiintoaine (105B ainakin yhdestä 5 vastaanottoyksiköstä (100, 102) eteenpäin; ja jossa ohjausyksikkö (114) on edelleen sovitettu ohjaamaan ainakin yhden ruuvikuljettimen pyörimisnopeutta niin, että orgaanista jätettä (105A) ja orgaanista kiintoainetta (105B) kuljetetaan eteenpäin ennalta määritetyissä keskinäisissä suhteissa, jossa yhteen sekoitettavien orgaanisen jätteen (105A) 10 ja orgaanisen kiintoaineen (105B) ennalta määritetyt keskinäiset suhteet ovat sellaiset, että saatavan orgaanisen seoksen (107) kuiva-ainepitoisuus on 50 -60 %.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 4 mukainen laitteisto, jossa laitteis-15 to käsittää myös: imutuulettimen (306), joka on sovitettu saattamaan orgaaninen seos (107) imuvaikutuksen alaiseksi epätoivottavien kaasujen (308) erottamiseksi orgaanisesta seoksesta (107), ja poistokaasuaukon (310), joka on sovitettu päästämään poistetut, 20 epätoivottavat kaasut (308) pois laitteistosta.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laitteisto, jossa imutuuletin (306) on toteutettu sekoittimen (106) yhteydessä imuvaikutuksen synnyttämiseksi o sekoittimeen (106) kauttaaltaan, g 25 i c2

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen laitteisto, jossa sekoili tin (106) on ruuvikuljetin (300) ja laitteisto käsittää myös: CL esisekoittimen (400), joka on sovitettu murskaamaan orgaanisen jätön g teen (105A) ja orgaanisen kiintoaineen (105B) partikkelit ennalta määritettyyn o 5 30 maksimikokoon, jolloin hygienisointi nopeutuu, jossa esisekoituslaite (400) on CVJ vaakatasoinen esisekoituslaite, kun orgaaninen jäte (105A) ja orgaaninen kiin- toaine (105B) tulevat esisekoituslaitteeseen (400) olennaisesti samanaikaisesti vertikaalisesta suunnasta (402).

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 7 mukainen laitteisto, jossa laitteis-5 to on integroitu yhdeksi suljetuksi rakenteelliseksi kokonaisuudeksi.

9. Menetelmä orgaanisen jätteen hygienisoinnin parantamiseksi, joka menetelmä käsittää, että vastaanotetaan orgaanista kiintoainetta ja orgaanista jätettä, ja 10 sekoitetaan orgaaninen jäte ja orgaaninen kiintoaine yhteen or gaaniseksi seokseksi, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää myös, että valitaan, altistetaanko orgaaninen seos sekoitusvälineessä ilmastukselle homogenoidun ja sisältä hapekkaan orgaanisen seok-15 sen aikaansaamiseksi, jolloin orgaanisen seoksen hygienisointi nopeutuu, vai kuumakäsittelylle, jossa kuumakäsittely hygienisoi orgaanisen seoksen, jossa menetelmä edelleen käsittää, että altistetaan orgaaninen seos ilmastukselle tai kuumakäsittelylle valinnan perusteella; ja johdetaan orgaaninen seos joko aerobiseen biohajotukseen 20 tai loppukäyttäjälle. CO δ C\J i CD O CO X cc CL CD O) O) m o δ c\j