PL174546B1 - Sposób mikrobiologicznego rozkładu odpadów organicznych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób mikrobiologicznego rozkładu odpadów organicznych, szczególnie odpadów komunalnych.

Z opisu DE AS 1592729 znany jest sposób, przy którym odpady, w zamkniętym zbiorniku, poddaje się obróbce w warunkach aerobowych, przy czym okresowo, przez odpady przepuszcza się uderzeniowo powietrze, a okresami czasu upływającymi pomiędzy okresami napowietrzania steruje się tak, że temperatury rozkładanego materiału utrzymują się poniżej 343K.

Ten okresowy sposób napowietrzania, mimo że wykazywał bardzo dobre wyniki rozkładu, został zastąpiony przez sposób przy którym rozkładany materiał napowietrza się w sposób ciągły. Napowietrzanie w sposób ciągły ma jednak tę wadę, że wdmuchiwane powietrze szuka sobie drogi najmniejszego oporu przez poddawane obróbce odpady tak, że napowietrzanie odpadów jest nierównomierne i tworzą się zagęszczone strefy, w których zawartość tlenu spada tak bardzo, że nie ma w nich już warunków do aerobowego procesu rozkładu i mogą rozpocząć się procesy beztlenowe. Poza tym w sposobach z ciągłym doprowadzaniem powietrza występuje również ta wada, że rozkład temperatur wewnątrz rozkładających się odpadów jest nierównomierny, gdyż doprowadzane świeże powietrze ochładza dolne warstwy i temperatura górnych warstw jest wyższa. Z tego względu, przy ciągłym napowietrzaniu wilgoć z dolnych warstw przechodzi do góry tak, że dolne warstwy łatwo wysychają i proces rozkładu zostaje w nich przerwany. Tak więc sposoby o pracy ciągłej mają zawsze tę wadę, że proces rozkładu w różnych obszarach nagromadzonych odpadów przebiega nierównomiernie. Jeżeli całość poddawanych obróbce odpadów ma osiągnąć określony stopień rozkładu, to muszą

174 546 one dłużej przebywać w zbiorniku, w którym prowadzony jest ich rozkład, niżby to było konieczne dla wszędzie równomiernie przebiegającego procesu rozkładu.

Z drugiej strony, prowadzone okresowo napowietrzanie metodą Blauber’a ma tę wadę, że napowietrzanie sterowane jest zgodnie z temperaturą odpadów poddawanych obróbce tak, że nie można ustalić optymalnych warunków rozkładu.

Przedmiotem wynalazku jest sposób mikrobiologicznego rozkładu odpadów organicznych, które poddaje się procesowi rozkładu w warunkach aerobowych, w zamkniętym zbiorniku, przy dostarczaniu powietrza. Powietrze przepuszcza się przez zgromadzone odpady silnymi impulsami, okresowo i odprowadza się powietrze odlotowe zmieszane z gazowymi produktami rozkładu.

Istota wynalazku polega na tym, że jednocześnie z doprowadzeniem gazu lub wkrótce potem odsysa się powietrze odlotowe z przestrzeni znajdującej się ponad zgromadzonymi odpadami, przy czym czasem trwania okresów przerw istniejących pomiędzy okresami napowietrzania, steruje się zależnie od najniższej wartości zawartości O 2 i/lub najwyższej zawartości CO2 w powietrzu odlotowym tak, że zawartość O2 w powietrzu odlotowym nie spada poniżej 16% objętościowych.

Korzystnie w okresach przerw mierzy się przebieg czasowy zawartości tlenu w przestrzeni pomiędzy zgromadzonymi w zbiorniku odpadami a ścianą zbiornika, przy czym czas trwania okresów napowietrzania wynosi jedną do pięciu minut.

Ilość powietrza doprowadzana w czasie jednego okresu napowietrzania odpowiada objętości zbiornika, a temperaturę rozkładających się odpadów utrzymuje się w wysokości poniżej 343K.

Odprowadzane lub odsysane powietrze przeprowadza się przez aktywny filtr.

Wynalazek zostanie wyjaśniony bliżej na podstawie rysunku przedstawiającego schematycznie instalację stosowaną do prowadzenia procesu rozkładu.

Instalacja ta zawiera zbiornik 1, posiadający odpowiednie dno napowietrzające, na przykład dno perforowane lub ruszt siatkowy 3. Korzystnie dno napowietrzające wykonane jest z usytuowanych w kierunku wzdłużnym, blisko siebie położonych podłużnych Iub kątowych kształtowników, albo z prętów o kołowym przekroju. Przy dnie perforowanym lub w postaci rusztu siatkowego, materiał podawany rozkładowi może zakleszczyć się w otworach i je zatkać tak, że każdy otwór musi być przepychany oddzielnie. Przy dnach napowietrzających wykonanych z podłużnych kształtowników lub prętów zawsze istnieje możliwość przy końcu obróbki, zsunięcia się rozkładanego materiału w kierunku wzdłużnym kształtowników, za pomocą dopasowanego elementu przesuwającego, przy czym jednocześnie materiał zakleszczony w szczelinach pomiędzy wzdłużnymi kształtownikami, zostaje wyskrobany.

Odpady nasypuje się na dno napowietrzające 10 po otwarciu pokrywy 4. Dla równomiernego rozdzielania odpadów w zbiorniku 1 we wnętrzu zbiornika 1 można umieścić urządzenie rozdzielające przestrzennie 6. Urządzenie 6 jest przesuwne pionowo na dwóch szynach 7, 8. Podnoszenie urządzenia 6 następuje za pomocą dwóch wrzecion podnośnikowych 11, 12. Poniżej dna napowietrzającego 3 usytuowana jest skrzynia napowietrzająca 2, do której za pomocą dmuchawy 15 wtłacza się powietrze. Wtłoczone powietrze przepływa następnie przez otwory w dnie, do odpadów 10 poddawanych obróbce. W kanale 9 powietrza odlotowego, znajdującym się w górnej części zbiornika 1, umieszczony jest czujnik 13 ustalający stężenie tlenu w powietrzu odlotowym. Może być również zainstalowany drugi czujnik określający przykładowo zawartość CO2. Wewnątrz zbiornika 1 znajdują się czujniki temperatury 16, za pomocą których mierzy się temperaturę odpadów na różnych wysokościach względem dna.

Sygnały wyjściowe z czujnika tlenu 13 i sygnały z czujników temperatury 16, doprowadza się do układu sterowania 14, który zależnie od zmierzonej zawartości tlenu i ewentualnie zależnie od wartości zmierzonej temperatury, steruje długością czasu przerwy pomiędzy dwoma okresami napowietrzania. Układ sterowania 14 działa bezpośrednio na dmuchawę 15 i włącza ją lub ewentualnie wyłącza.

174 546

Odlotowe powietrze przepływa przez oddzielacz wody 18 i przechodzi następnie do filtru biologicznego 19. Filtr 19 posiada również dno perforowane 21 na które nasypywany jest materiał 20 aktywny biologicznie. Powietrze odlotowe przepływa przez ten materiał 20, zanim przez wylot 22 przedostanie się do atmosfery.

Sposób według wynalazku jest realizowany następująco:

Po napełnieniu zbiornika odpadami, które ewentualnie zmieszane są z substratem zaszczepiającym, na przykład z całkowicie rozłożonym materiałem, zbiornik zamyka się i rozpoczyna się proces rozkładu. Gdy proces rozkładu już się rozpocznie, co można stwierdzić poprzez pomiar temperatury wewnątrz odpadów poddawanych obróbce, za pomocą dmuchawy wtłacza się powietrze tak, że rozkładające się odpady napowietrzane są od dołu.

Napowietrzanie prowadzi się gwałtownymi impulsami, w ciągu 1 do 5 minut wtłacza się ilość powietrza odpowiadającą objętości zbiornika. Jednocześnie z wtłaczaniem powietrza lub kilka sekund później, za pomocą dmuchawy odsysa się powietrze odlotowe z wylotu usytuowanego powyżej nagromadzonych odpadów. W czasie doprowadzania powietrza kontroluje się zawartość tlenu w odprowadzanym powietrzu odlotowym.

Podczas procesu rozkładu istnieje tylko niewielka wymiana gazów, pomiędzy gazem chemicznie czynnym tworzącym się w rozkładanych odpadach, na przykład CO2, i przestrzenią usytuowaną powyżej tych odpadów. Z tego powodu, podczas okresów napowietrzania, w odlotowym powietrzu pomiary wykazują najpierw stosunkowo dużą zawartość tlenu, na przykład 20%. Gdy gwałtownie odprowadzane powietrze przepłynie już przez zgromadzone odpady i prowadzi ze sobą organiczne gazy chemicznie czynne, to zawartość tlenu w powietrzu odlotowym spada do wartości 16 do 19%.

Gdy gazowe produkty rozpadu zostaną wypłukane, to zawartość tlenu ponownie wzrasta, aż do zawartości tlenu w świeżym powietrzu. Im więcej tlenu zostało zużyte w nagromadzonych odpadach podczas przerw w napowietrzaniu, na skutek mikrobiologicznego procesu rozkładu, tym niższa jest zawartość tlenu stwierdzana w powietrzu odlotowym podczas okresu napowietrzania. Najniższa zawartość tlenu w powietrzu odlotowym występująca podczas okresu napowietrzania jest tym samym miarą aktywności procesu rozkładu i może być zastosowana do sterowania procesem rozkładu. Żądana wartość zawartości tlenu w powietrzu odlotowym wynosi 17 do 18%. Gdy zawartość tlenu spadnie poniżej tej wartości, to skraca się przerwy pomiędzy napowietrzaniem. Jeżeli przykładowo napowietrzanie prowadzi się każdorazowo przez 3 min. w odstępach 20 minutowych i po pewnym czasie proces rozkładu w odpadach ulegnie takiemu przyspieszeniu, że zużywa się więcej tlenu wskutek czego zawartość tlenu mierzona w powietrzu odlotowym spada poniżej 17%, to napowietrzanie prowadzi się już nie co 20 minut, lecz na przykład co 10 minut. Gdy zawartość tlenu w powietrzu odlotowym zbliży się do dolnej granicy 16%, to napowietrzanie prowadzi się co 5 minut.

Natomiast wtedy, gdy zawartość tlenu w powietrzu odlotowym spada wolniej, przedłuża się odstępy czasowe pomiędzy poszczególnymi okresami napowietrzania. Wraz z postępującym rozkładem materiału organicznego, mikroorganizmy zużywają coraz mniej tlenu, tak, że przerwy pomiędzy okresami napowietrzania stają się coraz dłuższe. Gdy czas trwania przerwy zbliża się do jednej godziny, jest to wskazówką, że proces rozkładu został zakończony. Rozłożony materiał usuwa się, i można go zastąpić nowymi odpadami przeznaczonymi do poddania obróbce.

W alternatywnej postaci wykonania sposobu według wynalazku, zawartość tlenu mierzy się za pomocą czujnika 24 w przestrzeni istniejącej pomiędzy zgromadzonym materiałem i ścianą zbiornika. Pomiędzy tą poduszką powietrzną i objętością gazu znajdującą się we wnętrzu nagromadzonych odpadów, ze względu na konwekcję i dyfuzję zachodzi określona wymiana gazów tak, że część tlenu znajdująca się w tej poduszce powietrznej wnika do nagromadzonych odpadów i jest tam zużywana dzięki procesowi rozkładu. Wskutek tego w okresach przerw pomiędzy okresami napowietrzania, spada zawartość tlenu w przestrzeni zawartej pomiędzy zgromadzonymi odpadami i ścianą

174 546 zbiornika. Im aktywniejsze jest stadium procesu rozkładu, tym szybciej spada zawartość O 2, i tym częściej musi następować doprowadzanie powietrza.

Można też mierzyć zawartość tlenu w gazie, który znajduje się we wnętrzu nagromadzonych odpadów. Ponieważ proces rozkładu w zgromadzonych w zbiorniku odpadach, miejscowo może podlegać dużym wahaniom, więc konieczne jest rozmieszczenie wielu czujników 25, 26 w różnych miejscach zgromadzonych odpadów i z uzyskiwanych z nich danych tworzyć wartość średnią.

174 546

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 2,00 zł

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób mikrobiologicznego rozkładu odpadów organicznych, które poddaje się procesowi rozkładu w warunkach aerobowych, w zamkniętym zbiorniku, przy dostarczaniu powietrza, przy czym powietrze przepuszcza się przez zgromadzone odpady silnymi impulsami, w sposób przerywany i odprowadza się powietrze odlotowe zmieszane z gazowymi produktami rozkładu, znamienny tym, że jednocześnie z doprowadzeniem gazu Iub wkrótce potem odsysa się powietrze odlotowe z przestrzeni znajdującej się ponad zgromadzonymi odpadami, przy czym czasem trwania okresów przerw zawartych pomiędzy okresami napowietrzania, steruje się zależnie od najniższej wartości zawartości O2 i/lub najwyższej zawartości CO2 w powietrzu odlotowym tak, że zawartość O2 w powietrzu odlotowym nie spada poniżej 16% objętościowych.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w okresach przerw mierzy się przebieg czasowy zawartości tlenu w przestrzeni pomiędzy zgromadzonymi w zbiorniku odpadami a ścianą zbiornika.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że czas trwania okresów napowietrzania wynosi jedną do pięciu minut.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ilość powietrza doprowadzana w czasie jednego okresu napowietrzania odpowiada objętości zbiornika.
5. 5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że temperaturę rozkładających się odpadów utrzymuje się w wysokości poniżej 343K.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że odprowadzane lub odsysane powietrze przeprowadza się przez aktywny filtr.

   * * *