HU201896B - Process and apparatus for conditioning and drying poultry-litter and other paste-like materials - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás és berendezés tyúktrágya és más hasonló pasztaszerű anyagok szárítására és kondicionálására hordozóanyagok alkalmazásával, amelyek hőátvivőként és mikroorganizmusok hordozójaként szolgálnak.

Ismeretes, hogy a szivattyúzható és porlasztható pasztaszerű anyagokat porlasztva szárítással, légáramban lebegtetgve szárítják. A nem szivattyúzható anyagok esetében költséges porlasztóberendezéseket kell alkalmazni. Emellett szóba jön a - többnyire közvetve hevített - kontakt lemezes szárítók alkalmazása is. Ezeket az eljárásokat légköri nyomáson, fűtőgázzal illetve hőátvivő anyagokkal hajtják végre.

Hőérzékeny anyagok esetében nagyvákuummmal működő szárítót alkalmaznak.

Valamennyi felsorolt megoldás konstrukciójában és működésében technikailag igényes, a beruházási költségek magasak, és mind hőigényük, mind energiaszükségletük nagy. A szárított végterméket továbbá a forgalombahozatalhoz általában utólag is kezelni, például granulálni kell.

A találmány célkitűzése az, hogy hordozóelemekre telepített mikroorganizmusok alkamazásával granulált, brikettezett vagy szeletelt pasztaszerű anyagokat a lehető legkevesebb energiabefektetéssel szárítsunk meg; a szárítás során a jelenlevő szerves és szervetlen anyagok kis részét a mikroorganizmusok szén-dioxiddá, hővé és maradékanyagokká alakítják.

Gyakori, hogy ezeknek a szerves anyagoknak a jelenléte a végtermékben nem kívánatos, mivel kellemetlen szagúak és korlátozzák a végtermék eltarthatóságát. Végezetül a szárítási eljárásból a szárított terméket granulátum formájában nyerjük és így forgalmazhatjuk.

A találmány szerinti eljárást a következőkben tyúktrágyára alkalmazva ismertetjük alkalmazási területe azonaban semmiképpen sem korlátozódik csak erre. Annak a világszerte érvényesülő irányzatnak a keretében, hogy újra biológiai trágyákat alkalmazzanak, kísérletek folynak a nagyüzemi baromfitenyésztésben keletkező tyúktrágya olyan átalakítására, hogy azt nehézségek nélkül lehessen tárolni és a szupermarketekben árusítani is. Ennek során lényeges, hogy a víztartalmat 15% alá csökkentsék, hogy minden veszélye baktérium elpusztuljon, és hogy a termék szagát annyira csökkentsék, hogy az a környezetet ne zavarja.

Jelenleg ezt úgy oldják meg, hogy a trágyát a napon szárítják, amennyiben ezt az éghajlati viszonyok lehetővé teszik, és ezután egy olajjal fűtött dobszárítóban hajtják végre a sterilizálást és szagtalanítást. Dopszárító helyett szalagos szárítót is használnak. Indirekt szárító, például csöves szárító alkalmazásával is próbálkoztak, itt azonban üzemzavarok léptek fel eltömődés miatt. Javasoltak más eljárást és berendezést trágyák előállítására szerves hulladékokból, különösen állati ürülékből is, amely eljárás során az állati ürüléket biológiai erjesztésnek vetik alá, majd szárítják.

Mindezeknél az ismert eljárásoknál két nehézség jelentkezik; egyrészt a kömyzetbe jelentős mértékben kerülnek kellemetlen szagok, amit csak igen drága gáztisztító berendezésekkel lehetne megszüntetni, másrészt az energiaköltségekkel kapcsolatos probléma. Nehézolaj alkalmazása esetén a szárítási költségek az összköltség 40%-át is kitehetik.

Az ismert eljárásoknak ezeket a hátrányait kiküszöböl a találmány szerinti eljárás tyúktrágya vagy más hasonló pasztaszerű, szerves összetevőt is tartalmazó, hengeres, szeletelt, granulált, brikettezett vagy szálas formában rendelkezésre álló anyagok szárítására és kondicionálására, amelyek formázott, stabil, szerves vagy szervetlen anyagokkal összekeverve laza, levegőáteresztő masszává alakíthatók. A találmány szerinti megoldást az jellemzi, hogy két szakaszban, egy mikrobiológiai és egy átáramoltatásos szárítási szakaszban valósítjuk meg, amelyeket közvetlenül egymás után, egy és ugyanazon berendezésben hajtjuk végre úgy, hogy a mikrobiológiai szakaszban a masszán átáramoltatott kondicionált levegő segítségével zárt berendezésben és ezáltal a masszában a formázott, stabil hordozóelemekre telepített és a masszában jelenlévő mikroorganizmusok számára optimális életkörülményeket biztosító klímát teremtünk, amely klímában a mikroorganizmusok a kezelendő anyag szerves összetevőit részben vagy egészben aerob módon átlakítják, miközben a keletkező széndioxidot az átáramló levegő magával viszi, és a felszabaduló hő a levegőt felmelegíti, a levegő a masszából a vízgőzt elviszi és a massza hőmérséklete körülbelül 80 °C-ra emelkedik, és eközben az irányított és kondícinált levegőmennyiség - például a masszában elhelyezett hőmérsékletérzékelő és/vagy nedveségmérő alkalmazásával végzett szabályozásával a levegő vízgőztartalmát a telítési érték alatt a massza hőmérsékletét a hűlési határhőmérséklet fölött tartjuk, és ezután a mikrobiológiai szakaszt az átáramoltatásos szárítási szakasszal váltjuk fel, amelynek során a massza hőmérséklete ismét lecsökken, például 60 °C alá, míg azután a masszán átáramoltatott, vízgőzre nem telített levegő mennyiségét a mikrobiológiai szakaszban alkalmazott levegőmennyiségnek a többszörösére növeljük és az átáramoltatásos szárítási szakaszt a massza kívánt szárazsági fokának elérésekor befejezük.

A találmány szerinti eljárás egy másik foganatosítási módja szerint célszerűnek bizonyult a formázott stabil hordozóelemeket a berendezésben kötelekre elasztikusán felfüggeszteni és egy elosztószerkezet segítségével beadagolni a kezelendő anyagot, amely kötelek között rakódik le, és a formázott, stabil hordozóelemek kiegészítő támasztékot nyújtanak neki, miközben adott esetben a megfeszített kötelek és a berendezés belső részének vibráltatása révén elérhető az anyag egyeneletes eloszlása a kötelek és a formázott, stabil hordozóelemek között.

A találmány szerinti eljárás egy további, előnyös foganatosítási módja szerint a mikrobiológiai ^szakaszhoz bevezetett kondicionált levegő és az átáramoltatásos szárítási szakaszhoz a vízgőzre nem telített levegő is lehet használt levegő, például nagyüzemi állattenyésztésből, és ezt egy hőcserélővel az eljárásból elvezetett használt levegővel melegíjük fel, amely hőcserélő egyidejűleg a berendezés közepén elhelyezett kondenzátorként is szolgál, és gátolja a telített vízgőzatmoszféra kialakulását a berendezésben, ugyanakkor növeli a reaktorban lévő vákuumot.

A találmány szerinti eljárás egy további előnyös foganatosítási módja szerint a szelektív mikroorganizmusok optimális működési feltételeinek kialakítására a masszában uralkodó pH-értéket célzottan sem3

HU 201896 Β legesre vagy adott esetben enyhén savasra változtathatjuk, például úgy, hogy széndioxidot adunk a masszán átáramoltatott kondicionált levegőhöz. Erre a célra a füstgáz hozzáadása különösen célszerűnek bizonyult.

A találmány szerinti eljárásban a szárítást, amely egyidejűleg a végtermék kondicionálását is eredményezi, végrehajthatjuk például az 1. ábrán feltüntetett módon.

A találmány szerinti eljárás egy példaképpeni foganatosítási módját, valamint a találmány megvalósítására szolgáló berendezést a csatolt rajz alapján részleteiben ismertetjük, ahol az

1. ábra a találmány szerinti eljárás megvalósítására szolgáló berendezés vázlata.

Az 1. ábra szerinti eljárás megvalósítására szolgáló berendezés lényegében egy 1 reaktorból, az 1 reaktorban csillagszerűen elhelyezett 11 tartókból, a 11 tartókon két, koaxiálisán elrendezett és a 11 tartókra felfüggesztett külső és belső 15 lyukacsos hengerekből kialakított elasztikus belső részből, a 14 és 15 lyukacsos hengerekből kialakított elasztikus belső részből, a 14 és 15 lyukacsos hengerek között a 11 tartókhoz csatlakozó felfüggesztőkön - 17 köteleken - elhelyezett, formázott, stabil hordozóelemekből, az 1 reaktor felett elhelyezett és 27 tyúktrágyát az 1 reaktorba jutattó forgatható 12 elosztószerkezetből egy, az 1 reaktor és a külső 14 lyukacsos henger által határolt 13 levegő-elosztótérből, az 1 reaktorból távozó levegőt elvezető, a belső 15 lyukacsos hengerhez csatlakozó alsó 6 kivezetőcsőből, a belső 15 lyukacsos henger belsejében elhelyezett 18 hőcserélőből, továbbá a szárított anyagot elvezető, a 14 és 15 lyukacsos henger alsó részéhez csatlakozó 4 ürítőkamrából és 3 ürítőcsúszdából, valamint egy, az 1 reaktorban lévő 14 és 15 lyukacsos hengereket és ezt hordozó felfüggesztő elemeket - 17 köteleket függőleges irányban mozgató és a termék eltávolítását segítő eszközből 16 vibrátorból van kialakítva.

A találmány szerinti eljárás és az eljárást megvalósító berendezés működését az alábbiakban ismertetjük:

A 27 tyúktrágyát, amelyet előzőleg például egy speciális préssel kis hengerekké formáztunk, a 26 szállítószalaggal az 1 reaktorba szállítjuk és a 12 elosztószerkezet segítségével lazán - azaz levegőáteresztőn - a reaktorban lévő már megszárított tyúktrágyára öntjük. Egyidejűleg a szárított tyúktrágyából az 1 reaktor alján annyit távolítunk el, amennyi friss nyersanyagot fent beadagoltunk. Az 1 reaktorban például függőlegesen felfüggesztett hordozóanyagok vannak, kötelek és azokhoz rözített, általában szerves hordozóelemek formájában. Ezeken a hordozóanyagokon az 1 reaktor beindításakor nagy mennyiségű szelektív mikroorganizmus telepszik meg.

A „szelektív” alatt itt azt értjük, hogy azok a mikroorganizmusok dominálnak, amelyek az alkalmazott 27 tyúktrágyához és az 1 reaktorban uralkodó környezeti körülményekhez a legmegfelelőbbek. Ez optimalizálja a mikrobiológiai szakaszt, megrövidíti a tartózkodási időt és lehetővé teszi nem kívánt szerves anyagok optimális átalakítását. A hordozóanyagokra természetesen behelyezésük előtt is telepíthetünk szelektív mikroorganizmusokat.

Amint a töltési folyamatot befejeztük, elkezdődik a szárítási eljárás első szakasza, a mikrobiológiai 4 szakasz. A laza masszán meghatározott mennyiségű 28 levegőt vezetünk át. Ez biztosítja a mikroorganizmusok oxigénszükségletét és hőt, szén-dooxidot és vízgőzt visz magával. A hő egy részét a frissen bevezetett levegőnek adja át a 18 hőcserélőben. A baktériumok ekkor a hordozóelemekről - amelyek például kockaszerűen lehetnek kiképezve - gyorsan behatolnak a friss nyersanyagba és megkezdik működésüket. Működésük hasonlít ahhoz, mint ami egy komposztmasszában történik, azaz lebontják a különböző szerves anyagokat, elsősorban a cukrot, zsírsavakat és más könnyen elbontható szénvegyületeket szén-dioxidra és maradékanyagokra, hőfelszabadulás mellett. Hő a nyersanyaggranulátumok belsejében is szabadul fel, és segíti a nedvesség kijutását a felszínre, ahonnan azt az átáramló levegő magával viszi és a 18 hőcserélőben nagy része kondenzálódik és elvezetjük.

Megállapítható például egy kísérleti berendezésben, hogy ha az eljárást úgy vezetjük, hogy soha ne alakuljon ki telített vízgőzatmoszféra, akkor a kondezátumban csak igen kis mennyiségű szennyezés illetve értékes anyag, például amnmónia lesz, és így a kondenzátum, amelynek pH-ja 7,8-8, nehézség nélkül egyenesen a csatornába engedhető.

Egy másik fontos eljárásvezetési elv az, hogy soha nem szabad hagyni, hogy a hőmérséklet elérje a hűlési határhő mérsékletet, különben a mikroorganizmusok működésüket erősen lecsökkentik vagy teljesen meg is szüntetik. Az eljárás gyakorlati kivitelezése során a folyamatot egy a kompresszor elé iktatott szeleppel lehet irányítani, amelyet a reaktor belsejében a hőmérsékletcsökkenés és/vagy nedvségleadás szabályoz.

A friss nyersanyag nedvességétől függően 20-30 óra múlva az anyag nedvességtartalma 40% alá csökken, és az anyag hőmérséklete enyhén csökkenni kezd. Ez azt mutatja, hogy amikroorganizmusok működésüket megszüntették, mert a nedvességtartalom túl kicsi. A kísérleti berendezésben ekkor 70-80 °C anyaghőmérsékletet mértünk. Az eljárás mikrobiológiai szakasza ezzel lezárult. A kísérleti berendezésben megállapíthattuk, hogy minden kellemetlen szagú alkotórész átalakult és a végterméknek nincs rossz szaga. Ezután kompresszorral levegőt - például egy tyúkólból - szívatunk át az anyagon. 10-15 óra után az anyag eléri a 15% alatti végső nedvességtartalmat és így korlátlan ideig eltartható. A folyamat újrakezdődik. A folyamat egész időtartamára nincs szükség személyzetre vagy eljárást irányító dolgozóra, mert a folyamat lezajlását egy egyszerű folyamatirányító berendezéssel automatikusan szabályozni lehet.

A találmány szerinti eljárást az alábbiakban részletesebben ismertetjük az 1. ábrán példaként szemléltetett berendezés alapján.

Az előzőleg formázott friss nyersanyagot, amelyet 27-tel jelöltünk, a 26 szállítószalaggal a 12 elosztószerkezeten - pl. csúszdán - keresztül az 1 reaktorba vezetjük; a 12 elosztószerkezet lassan forog az 1 reaktor középső tengelye körül. Egyidejűleg a 4 ürítőkamrákon keresztül azonos térfogatú száraz terméket távolítunk el a 3 ürítőcsúszdával és a 32 szállítócsigával. Ha szükséges, a 16 vibrátorral rezgésbe hozhatjuk az reaktorban elasztikusán lerakódott belső részt, hogy az odatapadt megszáradt anyagré-41

HU 201896 Β szecskék leváljanak és ugyancsak kikerüljenek az 1 reaktorból. Amikor a töltés befejeződött, elkezdődik az lejárás mikrobiológiai szakasza. A 2 és 5 tolózárakat szorosan becsukjuk. A formázott friss nyersanyag lezán helyezkedik el a 11 tartóra az 1 reaktor tengelyéhez képest koaxiálisán felfüggesztett 14 és 15 lyukacsos hengerek, - például levegőáteresztő bádoghengerek valamint a csillagszerűen elhelyezett, 11 tartóra erősített 17 felfüggesztőkre - például 17 kötelekre rögzített fakockák (mikroorganizmushordozók) közt. Ekkor egy meghatározott mennyiségű 28 levegőt szívunk be a 20 kompresszorral a 8 vezetéken keresztül és a 9 levegővezetékbe fuvatjuk. Előzőleg a 7 és 7a szelepeket szorosan becsukjuk. Ezután a 21 kompresszor kiszívja a levegőt és a vízgőzt az 1 reaktor középső részéből a 19 vezetéken keresztül és ezt a levegő- és vízgőzmennyiséget átnyomja például egy 25 tufaszűrőn, amelyben ugyancsak mikroorganizmusok tenyésznek, majd a 24 kéménybe továbbítja.

A 18 hőcserélőben előmelegített 28 levegőt a 9 levegővezetékkel a 13 levegőelosztótéren keresztül a reaktorba elosztva bevezetjük, és az átáramlik a 14 lyukacsos hengeren és az 1 reaktor középső, 15 lyukacsos henger által határolt részben levő lazán beöntött friss nyersanyagon. E levegő biztosítja a mikroorganizmushordozókon tenyésző mikroorganizmusoknak az oxigént. A friss nyersanyag hatására a levegő telítődik vízgőzzel, így a mikroorganizmusok gyors növekedéséhez optimális környezet áll rendelkezésre. A mikroorganizmusok benyomulnak a friss nyersanyagba és megkezdik működésüket, amelynek következtében szén-dioxid keletkezik, amelyet az átáramló levegő magával visz, és hő szabadul fel. A hő folyamatosan növeli az anyag hőmérsékletét, és az átáramló 28 levegő is melegszik, ezáltal vízgőzfelvevőképessége újra nő; a vízgőzt folyamatosan veszi fel az anyagból. Az 1 reaktor középső részében gyűlik össze a felmelegedett, vízgőzzel telített levegő, és átáramlik a 18 hőcserélőn, ahol újra lehűl, mivel a hőcserélő belsejében áramló friss bevezetett 28 levegő 20 °C-osan érkezik, míg lazán beöntött anyagból jövő levegő hőmérséklete 40 °C-ról lassan 80 °C-ig emelkedik és ez a levegő vízgőzzel telített. A levegő lehűtésekor a vízgőz egy része a 18 hőcserélő csövein kondenzál, miáltal a hőátadás igen megjavul; a csövekről az alig szennyezett vizet a 33 ürítőszelepen keresztül elvezetjük.

Mint azt már előbb is leírtuk, a visszamaradó levegő - vízgőz keveréket a 21 kompresszoron keresztül a kéménybe vezetjük. A reaktor közepén lévő kondenzációs hely serkenti az áramlást is a lazán beöntött anyagon keresztül és meggátolja a telített vízgőzatmoszféra kialakulását a beöntött anyagban. Ezáltal lényegesen kevesebb értékes anyagot, például ammóniát mosunk ki az anyagból és szennyvízzel kapcsolatos nehézségek sincsenek.

A 28 levegő mennyiségét néhány, az 1 reaktor belsejében levő hőmérő révén egy a 8 vezetékben levő szelep segítségével szabályozuk.

Amint a mikrogbiológiai szakasz befejeződik, a 20 kompresszort kikapcsoljuk, a 7 és 7a szelepeket kinyitjuk és a 23 kompresszort bekapcsoljuk. A 21 kompresszort továbbra is működtetjük. Most beszívatjuk a 29 levegőt, például a 30 tyúkólból. Ez a levegő 70% nedvessétartalmú és 22-27 “C hőmérsékletű. A beszívatott levegő átáramlik a lazán beöntött anyagon és addig vesz fel vizet, amíg telített nem lesz. A telítet használt levegőt a 22 vezetéken keresztül a kéménybe vezetjük.

Ezután a 28 levegőt a 20 kompresszor segítségével átvezethetjük a 25 tufaszűrőn is, miközben a 10 szelepet kinyitjuk és a 31 szelepet becsukjuk. Ezáltal a 25 tufaszűrőt átöblítjük és az összegyűjtött vizet újra elvezetjük. Egy meghatározott idő után, amely a beadagolt nyersanyagtól függ, a tufát kicseréljük. A szűrőből származó tufát, amely gazdag különböző értékes anyagokban, például a friss nyersanyaghoz keverjük.

Amint a kívánt végső nedvességtartalmat elértük, a kompresszorokat leállítjuk és beadagolhatjuk az újabb friss nyersanyag mennyiséget. A szárítási eljárást a 20 kompresszor nélkül is végrehajthatjuk.

A találmány szerinti eljárással és annak megvalósítására szolgáló berendezéssel pasztaszerű anyagokat minimális energiával lehet szárítani és kondicionálni úgy, hogy közvetlenül granulátum formájában keletkező, eltartható és kellemetlen anyagoktól mentes értékes terméket kapunk.

Claims (5)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK 1. Eljárás tyúktrágya vagy más hasonló pasztaszerű anyagok kondicionálására és szárítására, mely anyagok szerves összetevőt is tartalmaznak, hengeres, szeletelt, granulált, brikettezett vagy szálas formában állnak rendelkezésre, és formázott stabil, szerves vagy szervetlen anyagokkal összekeverve laza, levegőátersztő masszává alakíthatók, azzal jellemezve, hogy az eljárást két szakaszban, egy mikrobiológiai és egy átáramoltatásos szárítási szakaszban valósítjuk meg, amelyeket közvetlenül egymás utáni, egy és ugyanazon berendezésben hajtunk végre úgy, hogy a mikrobiológiai szakaszban a masszán átáramoltatott kondicionált levegő segítségével a zárt berendezésben és ezáltal a masszában a formázott, stabil hordozóelemekre telepített és a masszában jelenlévő mikroorganizmusok számára optimális életkörülményeket biztosító klímát teremtünk, amely klímában a mikroorganizmusok a kezelendő anyag szerves öszszetevőit részben vagy egészben aerob módon átalakítják, miközben a keletkező széndioxidot az átáramló levegő magával viszi, és a felszabaduló hő a levegőt felmelegíti, a levegő a masszából a vízgőzt elviszi és a massza hőmérséklete körülbelül 80 °C-ra emelkedik, és eközben az irányított és kondicionált levegőmennyiség - pld. masszában elhelyezett hőmérsékletérzékelő és/vagy nedveségmérő alkalmazásával végzett - szabályozásával a levegő vízgőztartalmát a telítettségi érték alatt, a massza hőmérsékletét a hűlési határhőmérséklet fölött tartjuk, és ezután a mikrobiológiai szakaszt az átáramoltatásos szárítási szakaszai váltjuk fel, amelynek során a massza hőmérséklete ismét lecsökken, például 60 “C alá, míg azután a masszán átáramoltatott, vízgőzre nem telített levegő mennyiségét a mikrobiológiai szakaszban alkalmazott levegőmennyiségnek a többszörösére növeljük és az átáramoltatásos szárítási szakaszt a massza kívánt szárazsági fokának elérésekor befejezzük.

   HU 201896 Β
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a mikrobiológiai szakaszhoz bevezetett kondicionált levegő és az átáramoltatásos szárítási szakaszhoz a vízgőzre nem telített levegő is lehet használt levegő, például nagyüzemi állatenyésztésből, és ezt egy hőcserélővel az eljárásból elvezetett használt levegővel melegítjük fel.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a mikrobiológiai szakaszban a masszán átáramoltatott kondicionált levegőhöz széndioxidot adunk.
4. 4. A 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a széndioxidot füstgáz formájában alkalmazzuk.
5. 5. Berendezés az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás megvalósítására, azzal jellemezve, hogy reaktora (1), a reaktorban (1) csillagszerűen elhelyezett tartói (11), a tartókon (11), két koaxiálisán elrendezett és a tartókra (11) felfüggesztett lyukacsos hengerekből (14, 15) álló elasztikus belső része, a lyukacsos hengerek (14, 15) között, a tartókhoz (11) csatlakozó felfüggesztőkön - célszerűen kőteleken (17) - felfüggesztett, formázott, stabil hordozóelemei, a reaktor (1) felett elhelyezett és a reaktorhoz (1) csatlakozó forgatható elosztószerkezete (12), a reaktor (1) és a külső elasztikusán felfüggesztett lyukacsos henger (14) által határolt levegő-elosztótere (13), a reaktorból (1) távozó levegőt (28) elvezető, az elasztikusán felfüggesztett belső lyukacsos hengerhez (15) csatlakozó alsó kivezetőcsöve (6), a belső lyukacsos henger (15) belsejében lehelyezett hőcserélője (18), továbbá a szárított anyagot elvezető a lyukacsos hengerek (14, 15) alsó részéhez csatlakozó ürítőkamrája (4) és ürítőcsúszdája (3), valamint egy a reaktorban (1) lévő lyukacsos hengereket (14, 15) és ezeket hordozó felfüggesztő elemeket, célszerűen köteleket (17) függőleges irányban mozgatható - vibráltató - a termék eltávolítását segítő eszköze vibrátora (16) - van.