FI77437C - Anordning foer nedbrytning av en organisk substans. - Google Patents

Description

1 77437

Laite orgaanisen aineen hajoittamiseksi

Keksinnön kohteena on laite orgaanisen aineen hajottamiseksi ja edullisesti samanaikaisesti metaanikaa-5 sun valmistamiseksi, joka käsittää ainakin kaksi peräkkäistä kiinteän väliseinän tai muun kiinteän virtausesteen avulla erotettua säiliön osaa ja sekoittajan, joka on muodostettu vaakasuoran akselin ympäri pyöriväksi osaksi, joka käsittää akselin ja siihen säteittäisesti kiinnitetyt 10 lavat, jolloin akseli on tehty ontoksi ja sovitettu muodostamaan palautusputken.

Tällaiset laitteet ovat nykyään erittäin tunnettuja, sillä niitä käytetään varsin paljon esim. maatalouden, teollisuuden tai yhdyskuntien jätteiden käsittelyyn. Lait-15 teella käsiteltävä orgaaninen aine voi näin ollen olla em. tapauksissa syntyvää jätettä tai vaihtoehtoisesti myös tiettyä tarkoitusta varten tuotettua tai koottua ainetta.

Orgaanisen aineen hajottamiseen voidaan käyttää sekä aerobisia että anaerobisia eli biologisia menetelmiä. Mo-. . 20 lemmissa tapauksissa mikrobit ja pieneliöt käyttävät orgaa nisia aineita elintoiminnoissaan ja lopulta aineet hajoavat pienemmiksi yhdisteiksi, kuten etanoliksi, hiilidioksidiksi, vedeksi ja metaaniksi. Tuotteiden muodostumisnopeus ja laatu riippuvat ratkaisevasti siitä, millaisissa olosuh-25 teissä mikrobit ja pieneliöt joutuvat toimimaan. Esim. hapen läsnäollessa metaanibakteerit eivät kykene kasvamaan eivätkä toimimaan, jolloin lopputuotteena ei voi syntyä metaania.

Orgaanisten aineiden alkuperä ja niiden sisältämät 30 yhdisteet vaikuttavat paljon siihen, millainen mikrobi- ja pieneliökanta osallistuu aineen hajoittamiseen. Tiettyjen aineiden myrkyllisten vaikutusten takia voi esim. metaani-bakteerien toiminta estyä. Em. syystä orgaanisten aineiden käsittelylaitteita suunniteltaessa täytyy aina varautua 35 siihen, että lopputuotteena voi syntyä monenlaisia tuotteita. Näin ollen on aina syytä pyrkiä optimoimaan hajoaminen riippumatta siitä, millaisten mikrobien ja pieneliöiden toimesta hajoaminen tapahtuu.

2 77437

Orgaanisen aineen hajotuksessa on nykyään voimakkaasti keskitytty anaerobisiin menetelmiin, erityisesti metaanikäymiseen. Anaerobisten menetelmien etuna on se, että lopputuotteena syntyy energialähteeksi soveltuvaa 5 biokaasua, joka on metaanin ja hiilidioksidin seos. Anaerobisten menetelmien käyttökustannukset ovat yleensä suhteellisen alhaiset, mutta laitekustannukset saattavat olla korkeampia kuin aerobisilla menetelmillä. Anaerobitekniikassa pääosan käyttökustannuksista aiheuttavat aineensiirto-, 10 lämmitys- ja sekoituskustannukset. Aerobisissa laitteissa suurimman kustannustekijän muodostavat ilmastuskustannukset.

Orgaanisten aineiden hajottamiseen on käytetty hyvin monia menetelmiä ja laitteistot on yleensä suunniteltu tietyn tyyppisille aineille. Tähän asti käytetyt laitteet 15 eivät kuitenkaan ole antaneet parhaita mehdollisia tuloksia, johtuen lähinnä siitä, että laitteen jonkin yksityiskohdan erinomaisella toiminnalla ei päästä haluttuun tulokseen, vaan laitteen tulee toimia kokonaisuutena edullisella tavalla.

20 Keksinnön kohteena on laite orgaanisen aineen ha jottamiseksi, jolla ei ole aiemmin käytettyjen laitteiden epäkohtia. Tähän on päästy keksinnön mukaisen laitteen avulla, joka on tunnettu siitä, että käsiteltävä aine on sovitettu syötettäväksi tangentiaalisesti ensimmäiseen 25 osaan laitteen päätyseinän läheisyyteen, että sekoittajan lavat on sovitettu niin, että joka toinen lapa on akselin vastakkaisella puolella ja lisäksi lomittain joka toiseen lapaan nähden, että raskaammat partikkelit on sovitettu nostettavaksi kunkin väliseinän yli ja pois laitteesta ak-30 selille säteittäisesti kiinnitetyn kuppielimen avulla ja että osa laitteessa olevasta mikrobikannasta on sovitettu syötettäväksi laitteen alkupäähän tapahtuvaa palautusta varten laitteen loppupäässä akselin sisään akselin päähän kiinteästi sovitetun putken ja sen vapaaseen päähän yhdis-35 tetyn akselin pyörimissuuntaan sijoitetun suppilon avulla.

Keksinnön etuna on yksinkertaisesta rakenteesta johtuva valmistus- ja käyttökustannusten alhaisuus.

3 77437

Keksinnön raukaista laitetta voidaan myös erittäin edullisesti säätää ja muunnella kulloisenkin tarpeen mukaan. Yksinkertaisesta rakenteesta johtuen on huollon tarve erittäin vähäinen ja lisäksi tarvittavat huoltotoimenpiteet 5 voidaan tehdä erittäin helposti.

Keksintöä ryhdytään seuraavassa selvittämään tarkemmin oheisessa piirustuksessa esitetyn erään edullisen suoritusmuodon avulla, jolloin kuvio 1 esittää keksinnön mukaista laitetta pituus-10 akselin suunnassa nähtynä periaatekuvantona, kuvio 2 esittää leikkauskuvantoa pitkin kuvioon 1 merkittyä viivaa II - II, kuvio 3 esittää leikkauskuvantoa pitkin kuvioon 2 merkittyä viivaa III - III, 15 kuvio 4 esittää leikkauskuvantoa pitkin kuvioon 2 merkittyä viivaa IV - IV, kuvio 5 esittää kuvioon 2 merkittyä yksityiskohtaa V suurennetussa mittakaavassa ja kuvio 6 esittää leikkauskuvantoa pitkin kuvioon 5 20 merkittyä viivaa VI - VI.

Kuvioiden esimerkissä on esitetty sylinterinmuotoinen säiliö 1, jonka symmetria-akseli on vaakasuorassa asennossa. Säiliö 1 on jaettu väliseinien 2 tai vastaavien vir-tauesteiden avulla peräkkäisiin osiin 3, jotka kuvion esi-25 merkissä ovat myös sylinterinmuotoisia. Orgaaninen aine, jota kuvion mukaisessa laitteessa käsitellään, voi kuiva-ainepitoisuudeltaan olla 0,5 - 18 %. Orgaanisen aineen syöttö tapahtuu tangentiaalisesti yhteen 4 avulla, kuten kuviossa 1 on esitetty. Tangentiaalisen syötön avulla or-30 gaaninen aine saadaan jäämään laitteen ensimmäisen osan päätyseinän läheisyyteen, ts. kuvion 2 tapauksessa laitteen vasempaan reunaan. Tangentiaalisella syötöllä saavutetaan lisäksi orgaaniselle aineelle tasaisempi viive eri syöttöjen kesken. Tangentiaalista syöttöä voidaan vielä tarvit-35 taessa tehostaa laitteen sisään asennettavien ohjauslevyjen avulla (ei esitetty kuvioissa).

4 77437

Sekoittaja 5 on muodostettu säiliön 1 symmetria-akselille pyörivästi sijoitetusta ontosta akselista 7 ja akseliin radiaalisesti kiinnitetyistä lavoista 8. Lapojen kiinnitysmuoto vastaa kaksijohteista (kaksipäistä) tai kaksinousuista kierrettä niin, että joka toinen lapa 8 on akselin 7 vastakkaisella puolella ja lisäksi lomittain joka toiseen lapaan 8 nähden. Em. sijoituksesta johtuen lavat muodostavat ns. kaksijohteisen (kaksipäisen) kierteen, kuten esim. kuvioista 2 ja 4 voidaan nähdä. Lapojen 8 päihin voidaan sijoittaa levyt 9, jotka ovat akseliin nähden ruuvin suuntaiset, kuten kuviosta 6 voidaan nähdä. Em. kaksijohteisen (kaksipäisen) järjestelyn seurauksena raskaat partikkelit, joita kuiva-aines aina sisältää, siirtyvät säiliön 1 sisällä vain kaksi lavan 8 leveyttä akselikierroksella. On selvää, että lapojen leveyttä ja kierroslukua muuttamalla ja tekemällä lapojen muodostama kierre useammaksi kuin kaksijohteiseksi, voidaan raskaitten partikkeleiden siirtymistä kohti ensimmäistä väliseinää ja laitteen päätyseinää säätää täysin halutulla tavalla. Tällöin raskaiden partikkeleiden vii-pymää laitteen sisällä voidaan säätää täysin vapaasti. Sekoittajan 6 avulla voidaan estää aineiden liiallinen sedimentoituminen sekä aktivoida biologista toimintaa erittäin pienellä teholla. Sekoittajaa voidaan luonnollisesti pyörittää minkä tahansa sopivan moottorin avulla.

Keksinnön mukaisen laitteen eräänä osana on väliseinä 2, joka on yläosastaan avoin. Väliseinien 2 tarkoituksena on jakaa säiliö useaan osaan 3, kuten aiemmin on todettu. Kiinteää väliseinää voidaan myös käyttää sekoittajan 6 akselin 7 tukemiseen, jolloin aikaansaadaan erittäin edullisesti tuettu rakenne. Jokaisen kiinteän väliseinän yläreuna on laitteessa olevan orgaanisen aineen pinnan tasossa tai hieman sen alapuolella. Väliseinien tarkoituksena on estää orgaanisten aineiden liian nopea siirtyminen laitteen loppupäätä kohti. Väliseinän korkeutta muuttanalla tai estelevyjä asettamalla voidaan säädellä 77437 kevyempien ja helpommin hajoavien orgaanisten aineiden siirtymistä seinän yli.

Raskaampien partikkeleiden siirtäminen jokaisen väliseinän 2 yläreunan yli tai poistoputkeen 10 tapahtuu 5 akseliin 7 radiaalisesti kiinnitetyn kuppielimen 11 avulla. Sekoituksen aikana liikkuessaan kuppielin 11 nostaa ja kaataa sakan nestepinnan yläpuolella väliseinässä 2 olevalle luiskalle 12 tai laitteen loppupäässä poistoputkeen 10, jota pitkin sakka valuu pois laitteesta. Kuppielimen 10 11 muotoa ja kokoa voidaan muunnella tarpeen mukaan lait teeseen syötettävien raskaitten partikkeleiden mukaan.

Koska laite toimii mikrobi- ja pieneliökantaan perustuen, on laitteessa olevaa toimivaa mikrobikantaa saatava tietty määrä laitteen alkupäähän. Em. mikrobikannan 15 siirto toteutetaan onton akselin 7 avulla. Laitteen loppu-päähän on akselille 7 kiinnitetty putki 13, jonka vapaaseen päähän on yhdistetty akselin pyörimissuuntaan sijoitettu suppilo 14. Akselin 7 pyöriessä osa toimivasta mikrobikannasta joutuu suppilon 14 ja putken kautta akselin 20 7 sisään, ja virtaa akselia pitkin laitteen alkupäähän, jossa se purkautuu käsiteltävän aineen syöttökohtaan akselissa olevan aukon 15 kautta. Purkauduttuaan aukosta 15 em. mikrobikannan osa sekoittuu tangentiaalisesti syötettyyn orgaaniseen aineeseen sekoittajan 6 avulla. Em. jär-25 jestelyä voidaan myös soveltaa käänteisesti sijoittamalla suppilo laitteen alkupäähän pyörintäsuuntaan nähden päin-vastaisesti.

Mikrobi- ja pieneliötoiminnan tarvitsema lämpötila voidaan saavuttaa edullisesti laitteen alaosaan sijoitetul-30 la lämpöpinnalla. Lämpöpinta voi tällöin olla esim 1/3 laitteen kehäpinnasta. Em. järjestelyn etuna on mm. se, että laitetta voidaan käyttää silloinkin, kun koko neste-tilavuus ei ole käytössä. Tällainen tilanne syntyy esim. käynnistyksen yhteydessä. Käynnistyksessä on myös erityi-35 sen tärkeätä, että sekoitusta voidaan säätää laitteen ulkopuolelta.

6 77437

Edellä esitettyä esimerkkiä ei ole mitenkään tarkoitettu rajoittamaan keksintöä, vaan keksintöä voidaan muunnella vaatimusten puitteissa monin eri tavoin. Näin ollen laitteen tai sen osien ei tarvitse olla juuri sel-5 laisia kuin kuvioissa on esitetty, vaan muunlaisetkin ratkaisut ovat mahdollisia. Säiliön 1 ja sen osien 3 ei tarvitse olla sylinterimäisiä, kuten kuvioissa on esitetty, vaan esim. poikkileikkaukseltaan suorakaiteenmuotoinen sovellutus on mahdollinen. Laitteen kokoa ja väliseinien 10 lukumäärää voidaan myös vaihdella täysin vapaasti. Käsiteltävä aine voidaan syöttää säiliöön joko sekoittajan pyörimissuunnassa tai suunnassa, joka on vastakkainen sekoittajan pyörimissuuntaan nähden. Vaikka kuvioiden esittämä laite onkin tarkoitettu anaerobiseksi laitteeksi niin 15 on kuitenkin mahdollista varustaa laite ilmastuslaitteilla, jolloin laite hajoittaa aerobisella periaatteella. Ilmastus voidaan toteuttaa ajoittaisena tai jatkuvana ja myös niin, että laitteen eri osissa ilmastusteho on erilainen. Ilmastus voi myös puuttua kokonaan em. laitteen jostakin osasta 20 tai joistakin osista. Peräkkäisten lapojen välisiä kulmia voidaan luonnollisesti muunnella kulloisenkin tarpeen mukaan täysin vapaasti. Kuviossa 4 esitetyt numeroarvot on näin ollen ymmärrettävä ainoastaan keksintöä selventävinä esimerkkeinä eikä keksintöä rajoittavina seikkoina.

Claims (4)

7 77437

1. Laite orgaanisen aineen hajottamiseksi ja edullisesti samanaikaisesti metaanikaasun valmistamiseksi, 5 joka käsittää ainakin kaksi peräkkäistä kiinteän väliseinän (2) tai muun kiinteän virtausesteen avulla erotettua säiliön (1) osaa (3) ja sekoittajan (6), joka on muodostettu vaakasuoran akselin ympäri pyöriväksi osaksi, joka käsittää akselin (7) ja siihen säteittäisesti kiinnitetyt 10 lavat (8), jolloin akseli (7) on tehty ontoksi ja sovitettu muodostamaan palautusputken, tunnettu siitä, että käsiteltävä aine on sovitettu syötettäväksi tan-gentiaalisesti (4) ensimmäiseen osaan (3) laitteen pääty-seinän läheisyyteen, että sekoittajan (6) lavat (8) on 15 sovitettu niin, että joka toinen lapa (8) on akselin (7) vastakkaisella puolella ja lisäksi lomittain joka toiseen lapaan (8) nähden, että raskaammat partikkelit on sovitettu nostettavaksi kunkin väliseinän (2) yli ja pois laitteesta akselille (7) säteittäisesti kiinnitetyn kup-20 pielimen (11) avulla ja että osa laitteessa olevasta mikrobikannasta on sovitettu syötettäväksi laitteen alkupäähän tapahtuvaa palautusta varten laitteen loppupäässä akselin (7) sisään, akselin (7) päähän kiinteästi sovitetun putken (13) ja sen vapaaseen päähän yhdistetyn akselin 25 pyörimissuuntaan sijoitetun suppilon (14) avulla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että kiinteän väliseinän (2) tai muun kiinteän virtausesteen avulla erotetut osat (3) ovat sy-linterimäisiä osia, joiden symmetria-akselit ovat vaaka- 30 suorassa asennossa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että käsiteltävä aine on sovitettu syötettäväksi sekoittajan (6) pyörityssuunnan suuntaisesti.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, 35 tunnettu siitä, että käsiteltävä aine on sovitettu syötettäväksi sekoittajan (6) pyörityssuuntaan nähden vastakkaisessa suunnassa. 8 77437